A HPMC/HPS komplex reológiája és kompatibilitása

Reológiája és kompatibilitásaHPMC/HPS

Kulcsszavak: hidroxi-propil-metil-cellulóz; hidroxi -propil -keményítő; reológiai tulajdonságok; kompatibilitás; kémiai módosítás.

A hidroxi -propil -metil -cellulóz (HPMC) egy poliszacharid -polimer, amelyet általában az ehető filmek készítéséhez használnak. Széles körben használják az élelmiszer és az orvostudomány területén. A filmnek jó átláthatósága, mechanikai tulajdonságai és olajgát tulajdonságai vannak. A HPMC azonban egy termikusan kiváltott gél, amely alacsony hőmérsékleten és magas termelési energiafogyasztásban rossz feldolgozási teljesítményéhez vezet; Ezenkívül drága alapanyag ára korlátozza széles körű alkalmazását, beleértve a gyógyszerészeti mezőt is. A hidroxi -propil -keményítő (HPS) egy ehető anyag, amelyet széles körben használnak az élelmiszer és az orvostudomány területén. Számos forrással és alacsony árral rendelkezik. Ideális anyag a HPMC költségeinek csökkentésére. Ezenkívül a HPS hideg gél tulajdonságai kiegyensúlyozhatják a HPMC viszkozitását és más reológiai tulajdonságait. , hogy javítsa a feldolgozási teljesítményét alacsony hőmérsékleten. Ezenkívül a HPS ehető film kiváló oxigéngáttulajdonságokkal rendelkezik, így jelentősen javíthatja a HPMC ehető film oxigéngát tulajdonságait.

HPS-t adtunk a HPMC-hez a kompaundáláshoz, és elkészítettük a HPMC/HPS hideg és meleg, fordított fázisú gélvegyületrendszert. Szóba került a tulajdonságok befolyásolási törvénye, a HPS és a HPMC kölcsönhatási mechanizmusa oldatban, a vegyületrendszer kompatibilitása és fázisátalakulása, valamint a vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és szerkezete közötti összefüggés megállapítása. Az eredmények azt mutatják, hogy a vegyületrendszer kritikus koncentrációja (8%), a kritikus koncentráció alatt van, a HPMC és a HPS független molekulaláncokban és fázisrégiókban létezik; a kritikus koncentráció felett a HPS fázis gélcentrumként képződik az oldatban. A HPMC molekulaláncok összefonódásával összekapcsolt mikrogél szerkezet a polimer olvadékhoz hasonló viselkedést mutat. A vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és a vegyületarány megfelel a logaritmikus összegszabálynak, és bizonyos mértékű pozitív és negatív eltérést mutat, ami azt jelzi, hogy a két komponens jó kompatibilitást mutat. A vegyületrendszer folyamatos fázis-diszperz fázisú „tenger-sziget” szerkezet alacsony hőmérsékleten, és a folyamatos fázisátalakulás 4:6 arányban megy végbe a HPMC/HPS vegyületarány csökkenésével.

As an important component of food commodities, food packaging can prevent food from being damaged and polluted by external factors in the process of circulation and storage, thereby extending the shelf life and storage period of food. As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film has broad application prospects in food packaging and preservation, fast food and pharmaceutical capsules, and has become a research hotspot in the current food csomagolással kapcsolatos területeken.

A HPMC/HPS kompozit membránt öntési módszerrel állítottuk elő. A kompozit rendszer kompatibilitását és fázis elválasztását tovább vizsgáltuk pásztázó elektronmikroszkóppal, dinamikus termomechanikus tulajdonság analízissel és termogravimetrikus elemzéssel, valamint a kompozit membrán mechanikai tulajdonságait. valamint az oxigén permeabilitása és más membrán tulajdonságai. Az eredmények azt mutatják, hogy az összes kompozit film SEM képeiben nem található nyilvánvaló kétfázisú interfész A legtöbb kompozit film közül. A HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS -vel. A HP -k hozzáadása a HPMC -hez szignifikánsan javítja a kompozit membrán oxigéngát tulajdonságait. A kompozit membrán mechanikai tulajdonságai nagymértékben változnak az összetett aránytól és a környezet relatív páratartalmától, és bemutatják a crossover pontot, amely referenciát nyújthat a termék optimalizálásához a különböző alkalmazási követelményekhez.

A HPMC/HPS vegyület rendszer mikroszkopikus morfológiáját, fáziseloszlását, fázisátmenetét és más mikroszerkezeteit egyszerű jódfestési optikai mikroszkóp -elemzéssel vizsgáltuk, és az összetett rendszer átlátszóságát és mechanikai tulajdonságait ultraibolya spektrofotométerrel és mechanikus tulajdonság -teszterrel vizsgáltuk. Megállapítottuk a mikroszkopikus morfológiai szerkezet és a HPMC/HPS összetett rendszer makroszkopikus átfogó teljesítményének kapcsolatát. Az eredmények azt mutatják, hogy nagyszámú mezofázis van jelen az összetett rendszerben, amelynek jó kompatibilitása van. Van egy fázisátmeneti pont az összetett rendszerben, és ennek a fázisátmeneti pontnak van egy bizonyos összetett aránya és az oldat koncentrációfüggése. Az összetett rendszer átláthatóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisig és a szakító modulus minimális pontjával. A Young modulusa és meghosszabbítása a szünetben az oldatkoncentráció növekedésével csökkent, amelynek okozati összefüggése volt a HPMC átmenetével a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba.

Reométerrel vizsgáltuk a HPS kémiai módosításának hatását a HPMC/HPS hideg és meleg fordított fázisú gélvegyületrendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira. Vizsgálták a kapacitásokat és a fázisátalakulásokat, valamint megállapították a mikrostruktúra és a reológiai és géltulajdonságok közötti kapcsolatot. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a HPS hidroxipropilezése csökkentheti a vegyületrendszer viszkozitását alacsony hőmérsékleten, javítja a vegyület oldatának folyékonyságát, és csökkenti a nyírási elvékonyodás jelenségét; A HPS hidroxi -propilációja szűkítheti a vegyület rendszerének lineáris viszkozitását. In the elastic region, the phase transition temperature of the HPMC/HPS compound system is reduced, and the solid-like behavior of the compound system at low temperature and the fluidity at high temperature are improved. HPMC and HPS form continuous phases at low and high temperatures, respectively, and as dispersed phases determine the rheological properties and gel properties of the composite system at high and low temperatures. Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének hirtelen változása, mind a veszteségi faktor görbében a barnító delta csúcs 45 ° C-on jelenik meg, ami visszatükrözi a jódfestésű mikrográfiákban megfigyelt együttes fázis jelenséget 45 ° C-on.

A HP-k kémiai módosításának a kompozit film kristályos szerkezetére és mikro-divisionális szerkezetére gyakorolt ​​hatását szinkrotron sugárzás kis szögű röntgen szórási technológiájával vizsgáltuk, valamint a mechanikai tulajdonságokat, az oxigéngáttulajdonságokat és a kompozit film termikus stabilitását. Szisztematikusan megvizsgálta az összetevők kémiai szerkezetének változásainak hatását az összetett rendszerek mikroszerkezetére és makroszkopikus tulajdonságaira. A szinkrotron sugárzás eredményei azt mutatták, hogy a HP-k hidroxi-propilációja és a két komponens kompatibilitásának javulása szignifikánsan gátolhatja a membránban a keményítő átkristályosítását, és elősegítheti a laza önálló szerkezetének kialakulását a kompozit membránban. A makroszkopikus tulajdonságok, például a mechanikai tulajdonságok, a hőstabilitás és a HPMC/HPS kompozit membrán oxigénpermeabilitása szorosan kapcsolódnak a belső kristályos szerkezetéhez és az amorf régió szerkezetéhez. A két hatás együttes hatása.

Az első fejezet Bevezetés

Az élelmiszer -áruk fontos elemeként az élelmiszer -csomagolóanyagok megvédhetik az ételeket a fizikai, kémiai és biológiai károktól és a szennyezésektől a keringés és a tárolás során, fenntarthatják magának az élelmiszer minőségét, megkönnyítik az élelmiszer -fogyasztást és biztosíthatják az ételeket. Hosszú távú tárolás és megőrzés, és az élelmiszerek megjelenését vonzza a fogyasztás vonzása és az anyagköltségeken túlmutató érték eléréséhez [1-4]. Mint egy új típusú élelmiszer -csomagolóanyag, amely biztonságos és ehető, sőt bizonyos táplálkozási értékkel is rendelkezik, az ehető film széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik az élelmiszercsomagolásban és a megőrzésben, a gyorséttermi és a gyógyszerkapszulákban, és a jelenlegi ételek kutatási hotspotjává vált. Csomagoláshoz kapcsolódó mezők.

Az ehető filmek porózus hálózati struktúrával rendelkező filmek, amelyeket általában természetes ehető polimerek feldolgozásával nyernek. Számos természetben létező természetes polimernek van gél tulajdonsága, és vizes oldatai bizonyos körülmények között hidrogéleket képezhetnek, például néhány természetes poliszacharidot, fehérjéket, lipideket stb.. A természetes szerkezeti poliszacharidok, például a keményítő és a cellulóz, mivel a hosszú láncú hélix és a stabil kémiai tulajdonságok speciális molekuláris szerkezete hosszú távú és különféle tárolási környezetekhez alkalmas lehet, és széles körben tanulmányozhatók ehető filmképző anyagként. Az egyetlen poliszacharidból készített ehető filmeknek gyakran vannak bizonyos korlátozások a teljesítményben. Ezért az egyetlen poliszacharid ehető filmek korlátozásainak kiküszöbölése érdekében speciális tulajdonságok beszerzése vagy új funkciók fejlesztése, a termékárak csökkentése és alkalmazásaik bővítése, általában kétféle poliszacharidot használnak. Vagy a fenti természetes poliszacharidokat összekeverik a komplementer tulajdonságok hatásának elérése érdekében. A molekuláris szerkezet különbsége miatt azonban a különböző polimerek között van bizonyos konformációs entrópia, és a legtöbb polimer komplex részben kompatibilis vagy összeegyeztethető. A polimer komplex fázis morfológiája és kompatibilitása meghatározza a kompozit anyag tulajdonságait. A deformáció és az áramlási előzmények a feldolgozás során jelentős hatással vannak a szerkezetre. Ezért megvizsgáljuk a makroszkopikus tulajdonságokat, például a polimer komplex rendszer reológiai tulajdonságait. A mikroszkopikus morfológiai struktúrák, például a fázis morfológiája és a kompatibilitás közötti összefüggés fontos a kompozit anyagok teljesítményének, elemzésének és módosításának, a feldolgozási technológiák, a formula tervezésének és a feldolgozógépek tervezésének, valamint a termelés értékelésének szabályozásában. A termék feldolgozási teljesítménye, valamint az új polimer anyagok fejlesztése és alkalmazása nagy jelentőséggel bír.

Ebben a fejezetben az ehető filmanyagok kutatási állapotát és alkalmazásának előrehaladását részletesen felülvizsgálják; A természetes hidrogélek kutatási helyzete; the purpose and method of polymer compounding and the research progress of polysaccharide compounding; a rendszer összetételének reológiai kutatási módszere; A hideg és a forró fordított gélrendszer reológiai tulajdonságait és modell felépítését elemezzük és megvitatjuk, valamint a papírtartalom kutatási jelentőségét, kutatási célját és kutatását.

1.1 Ehető fólia

Edible film refers to the addition of plasticizers and cross-linking agents based on natural edible substances (such as structural polysaccharides, lipids, proteins), through different intermolecular interactions, through compounding, heating, coating, drying, etc. The film with porous network kezeléssel kialakított szerkezet . It can provide various functions such as selectable barrier properties to gas, moisture, contents and external harmful substances, so as to improve the sensory quality and internal structure of food, and prolong the storage period or shelf life of food products .

1.1.1 Az ehető filmek fejlődéstörténete

Az ehető film fejlesztése a 12. és 13. századra vezethető vissza. Abban az időben a kínaiak egy egyszerű módszert alkalmaztak a citrus és a citrom bevitelére, amelyek ténylegesen csökkentették a gyümölcsök és a zöldségek vízvesztését, így a gyümölcsök és a zöldségek megőrizték eredeti fényüket, ezáltal meghosszabbítva a gyümölcsök eltarthatóságát és Zöldségek, de túlságosan gátolják a gyümölcsök és zöldségek aerob légzését, ami gyümölcs erjesztési romlását eredményezi. A 15. században az ázsiaiak már elkezdték ehető filmet készíteni a szója tejből, és felhasználták az ételek védelmére és az ételek megjelenésének növelésére [20]. A 16. században a britek zsírokat használtak az élelmiszerfelületek bevonására az élelmiszer -nedvesség elvesztésének csökkentése érdekében. A 19. században a szacharózt először ehető bevonatként használták diófélékre, mandulákra és mogyoróra, hogy megakadályozzák az oxidációt és a rántást a tárolás során. Az 1830-as években kereskedelmi hot-olvadék-paraffinfilmek jelentek meg olyan gyümölcsöknél, mint az alma és a körte. A 19. század végén a zselatinfilmeket permetezik a húskészítmények és más ételek felszínére az élelmiszerek megőrzéséhez. Az 1950-es évek elején a carnauba viasz stb. A víz-in-víz emulziókká alakították a friss gyümölcsök és zöldségek bevonására és megőrzésére. Az 1950 -es évek végén a húskészítményekre alkalmazott ehető filmekkel kapcsolatos kutatások fejlődtek, és a legszélesebb körű és legsikeresebb példa az állati vékonybélből feldolgozott beöntő termékek a házakba.

Az 1950 -es évek óta elmondható, hogy az ehető film fogalmát csak igazán javasolták. Azóta sok kutató erős érdeklődést mutatott az ehető filmek iránt. 1991 -ben a Nisperes karboxi -metil -cellulózt (CMC) alkalmazott a banán és más gyümölcsök bevonására és megőrzésére, a gyümölcs légzését csökkentették, és a klorofill veszteség késett. Park et al. 1994 -ben beszámoltak a zein proteinfilm hatékony gáttulajdonságai az O2 -re és a CO2 -re, amelyek javították a vízvesztést, a paradicsom elszíneződését és elszíneződését. 1995 -ben a Lourdin híg lúgos oldatot használt a keményítő kezelésére, és glicerint adott hozzá a szamóca frissességének bevonására, ami csökkentette a szamóca vízveszteségének és a késleltetett romlást. A Baberjee 1996-ban javította az ehető film tulajdonságait a filmképző folyadék mikro-liquaction és ultrahangos kezelésével, így a filmképző folyadék részecskemérete szignifikánsan csökkent, és az emulzió homogén stabilitása javult. 1998 -ban Padebett et al. Hozzáadott lizozim vagy nisint a szójabab protein ehető filmhez, és felhasználta az ételek becsomagolására, és megállapította, hogy a tejsavbaktériumok növekedése az élelmiszerekben hatékonyan gátolható [30]. 1999 -ben Yin Qinghong et al. A méhviasz segítségével filmbevonószert készített az alma és más gyümölcsök megőrzéséhez és tárolásához, amelyek gátolhatják a légzést, megakadályozhatják a zsugorodást és a fogyást, és gátolhatják a mikrobiális inváziót.

Sok éven át a kukoricaterelő főzőpoharak fagylaltcsomagoláshoz, a ragasztó rizspapír az édességek csomagolásához és a hústartók tofu bőrének tipikus ehető csomagolása. Az ehető filmek kereskedelmi alkalmazásai azonban 1967-ben gyakorlatilag nem léteztek, és még a viaszokkal bevont gyümölcsmegőrzés is nagyon korlátozott volt a kereskedelmi felhasználás. 1986 -ig néhány vállalat elkezdett ehető filmtermékeket készíteni, és 1996 -ra az ehető filmvállalatok száma több mint 600 -ra nőtt. Éves bevétel több mint 100 millió dollár.

1.1.2 Az ehető filmek jellemzői és típusai

A releváns kutatások szerint az ehető filmnek a következő kiemelkedő előnyei vannak: az ehető film megakadályozhatja az élelmezésminőség csökkenését és romlását, amelyet a különböző élelmiszer -anyagok kölcsönös vándorlása okoz; egyes ehető filmkomponensek maguk is különleges tápértékkel és egészségügyi funkcióval rendelkeznek; az ehető fólia opcionálisan gátolja a CO2-t, O2-t és más gázokat; edible film can be used for microwave, baking, fried food and medicine film and coating; edible film can be used as antioxidants and preservatives and other carriers, thereby extending the shelf life of food; az ehető fólia színezékek és tápanyagerősítők stb. hordozójaként használható az élelmiszer minőségének javítása és az élelmiszer érzékszervi tulajdonságainak javítása érdekében; az ehető fólia biztonságos és ehető, és étellel együtt is fogyasztható; Az ehető csomagolófóliák kis mennyiségű vagy egységnyi élelmiszer csomagolására használhatók, és hagyományos csomagolóanyagokkal többrétegű összetett csomagolást képezhetnek, ami javítja a csomagolóanyagok általános záróképességét.

Az ehető csomagolófóliák fenti funkcionális tulajdonságainak oka elsősorban egy bizonyos háromdimenziós hálózati struktúra kialakításán alapul bennük, így bizonyos szilárdsági és záró tulajdonságokat mutat. Az ehető csomagolófólia funkcionális tulajdonságait jelentősen befolyásolják összetevőinek tulajdonságai, valamint a belső polimer térhálósodás mértéke, a hálószerkezet egyenletessége és sűrűsége a különböző filmképző folyamatok is. Nyilvánvaló különbségek vannak a teljesítményben [15, 35]. Az ehető fóliák más tulajdonságokkal is rendelkeznek, mint például az oldhatóság, a szín, az átlátszóság stb. A megfelelő ehető fólia csomagolóanyagok a különböző felhasználási környezetek és a csomagolandó terméktárgyak különbségei alapján választhatók ki.

Az ehető film formázási módszere szerint a filmekre és a bevonatokra osztható: (1) Az előre elkészített független filmeket általában filmeknek nevezik. (2) Az élelmiszer felületén bevonással, merítéssel és permetezéssel képződött vékonyréteget bevonatnak nevezzük. A filmeket elsősorban különféle összetevőkkel rendelkező ételekhez használják, amelyeket külön -külön kell csomagolni (például fűszeres csomagok és olajcsomagok a kényelmi ételekhez), ugyanazon összetevővel rendelkező ételek, de külön -külön kell csomagolni (például kis csomag kávét, tejpor, tejpor, stb.), valamint gyógyszerek vagy egészségügyi termékek. Kapszula anyag; A bevonatot elsősorban a friss ételek, például gyümölcsök és zöldségek, hústermékek, gyógyszerek bevonására és a szabályozott felszabadulású mikrokapszulák összeszerelésére használják.

Az ehető csomagolófólia filmképző anyagai szerint felosztható: poliszacharid ehető film, fehérje ehető film, lipid ehető film, mikrobiális ehető film és kompozit ehető film.

1.1.3 Ehető film felvitele

Új típusú, biztonságos és ehető, sőt bizonyos tápértékkel rendelkező élelmiszer-csomagolóanyagként az ehető fóliát széles körben használják az élelmiszer-csomagolóiparban, a gyógyszeriparban, a gyümölcsök és zöldségek tárolásában és tartósításában, a feldolgozásban és tartósításban. hús- és vízi termékek, gyorséttermi termelés és olajgyártás. Széleskörű alkalmazási lehetőségei vannak olyan élelmiszerek tartósításában, mint a sült sült cukorkák.

1.1.3.1 Alkalmazás élelmiszer-csomagolásban

A filmképző oldatot a permetezéssel, kefével, mártással stb. Csomagolható ételekre borítják, hogy megakadályozzák a nedvesség, az oxigén és az aromás anyagok penetrációját, amelyek hatékonyan csökkenthetik a csomagolás elvesztését és csökkenthetik a csomagoló rétegek számát ; Jelentősen csökkenti az élelmiszer külső rétegét. A műanyag csomagolás összetevőinek bonyolultsága megkönnyíti annak újrahasznosítását és feldolgozását, és csökkenti a környezetszennyezést; Ezt alkalmazzák a többkomponensű komplex ételek egyes alkotóelemeinek külön csomagolására, hogy csökkentsék a különféle alkatrészek közötti kölcsönös migrációt, ezáltal csökkentve a környezetre irányuló szennyezést. Csökkentse az élelmiszer romlását vagy az élelmiszer -minőség csökkenését. Az ehető filmet közvetlenül csomagolópapírokká vagy csomagolási táskákká dolgozják fel az élelmiszer -csomagoláshoz, amely nemcsak a biztonságot, a tisztaságot és a kényelmet éri el, hanem csökkenti a fehér szennyezés nyomását a környezetre.

A kukorica, a szójabab és a búza fő nyersanyagként, a papírszerű gabonafilmek felhasználásával elkészíthetők és felhasználhatók a kolbászok és más ételek csomagolására. Használat után, még akkor is, ha a természetes környezetben eldobják őket, biológiailag lebonthatók és talajtermesztőkké alakíthatók a talaj javítása érdekében. . A keményítő, a kitozán és a babcsomagok fő anyagként történő felhasználásával az ehető csomagolópapír előkészíthető a gyorséttermek csomagolására, például a gyorséttermi tészta és a sült krumplival, amely kényelmes, biztonságos és nagyon népszerű; Csomagok fűszerezéséhez használják, szilárd levesek A kényelmi ételek, például a nyersanyagok csomagolása, amelyek felhasználáskor közvetlenül a fazékban főzhetők, megakadályozhatják az élelmiszer -szennyeződést, növelik az élelmiszer -táplálkozást és megkönnyíthetik a tisztítást. A szárított avokádót, a burgonyát és a törött rizst erjesztik és poliszacharidokká alakítják, amelyek felhasználhatók új ehető belső csomagolóanyagok előállítására, amelyek színtelenek és átlátszóak, jó oxigéngáttulajdonságokkal és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és a tejpor csomagolására használják, és felhasználják a tejpor csomagolására. , salátaolaj és egyéb termékek [19]. Katonai ételekhez, a termék felhasználása után, a hagyományos műanyag csomagolóanyagot a környezetben eldobják, és az ellenség követésének jelzőjévé válik, amely könnyen feltárhatja a tartózkodási helyeket. A többkomponensű speciális ételekben, például pizzában, tészta, ketchup, fagylalt, joghurt, sütemények és desszertek, a műanyag csomagolási anyagokat nem lehet közvetlenül hozzáadni a felhasználáshoz, és az ehető csomagolófilmek megmutatják annak egyedi előnyeit, amelyek csökkenthetik a csoportok számát a frakcionált csoportok számát. Az ízes anyagok migrációja javítja a termékminőséget és az esztétikát [21]. Az ehető csomagolófilmek használhatók a tésztarendszer mikrohullámú élelmiszer -feldolgozásában. A hústermékeket, a zöldségeket, a sajtot és a gyümölcsöket előrecsomagolják permetezéssel, merítéssel vagy kefével stb., Fagyasztva és tárolva, és fogyasztáshoz csak mikrohullámúak.

Bár kevés kereskedelmi forgalomban kapható ehető csomagolópapír és zacskó áll rendelkezésre, sok szabadalmat jegyeztek be a lehetséges ehető csomagolóanyagok összetételére és alkalmazására vonatkozóan. A francia élelmiszer-szabályozó hatóságok jóváhagyták a „SOLUPAN” elnevezésű, iparilag ehető csomagolási tasakot, amely hidroxi-propil-metil-cellulózból, keményítőből és nátrium-szorbátból áll, és kereskedelmi forgalomban kapható.

1.1.3.2 alkalmazás az orvostudományban

A zselatinból, cellulózszármazékokból, keményítőből és ehető gumiból olyan gyógyszerek, egészségügyi termékek lágy és kemény kapszulahéjak készíthetők, amelyek hatékonyan biztosítják a gyógyszerek és egészségügyi termékek hatékonyságát, biztonságosak és ehetőek; egyes gyógyszerek keserű ízűek, amelyeket a betegek nehezen tudnak alkalmazni. Az elfogadott, ehető filmek ízelfedő bevonatokként használhatók az ilyen gyógyszerekhez; egyes bélben oldódó polimer polimerek nem oldódnak a gyomor (pH 1,2) környezetben, de oldódnak a bélkörnyezetben (pH 6,8), és felhasználhatók a bélben nyújtott hatóanyag-leadású gyógyszerbevonatban; célzott gyógyszerek hordozójaként is használható.

Blanco-Fernandez et al. Készített egy kitozán -acetilezett monoglicerid kompozit filmet, és felhasználta az E -vitamin antioxidáns aktivitásának tartós felszabadítására, és a hatás figyelemre méltó volt. Hosszú távú antioxidáns csomagolóanyagok. Zhang és mtsai. blended starch with gelatin, added polyethylene glycol plasticizer, and used traditional. Az üreges kemény kapszulákat a kompozit film merítési folyamatával állítottuk elő, és megvizsgáltuk a kompozit film átláthatóságát, mechanikai tulajdonságait, hidrofil tulajdonságait és fázis morfológiáját. Jó kapszula anyag [52]. Lal et al. A kafirint ehető bevonatgá tette a paracetamol kapszulák enterális bevonatához, és megvizsgálta az ehető film mechanikai tulajdonságait, termikus tulajdonságait, gát tulajdonságait és gyógyszer -felszabadulási tulajdonságait. Az eredmények azt mutatták, hogy a gliadin film különféle kemény kapszuláinak bevonása nem volt megszakadva a gyomorban, hanem a bélben a gyógyszert 6,8 pH -n felszabadította. Paik et al. elkészített HPMC-ftalát-részecskék indometacinnal bevontak, és a HPMC ehető filmképző folyadékát a gyógyszer-részecskék felületére permetezték, és megvizsgálták a gyógyszer bezárási sebességét, a gyógyszer-részecskék átlagos részecskeméretét, az eredmények az eredmények azt mutatták, hogy a HPMCN-vel bevontuk Az indometacin orális gyógyszer elérheti a gyógyszer keserű ízének elfedése és a gyógyszerbejuttatás megcélzása. Oladzadabbasabadi et al. Kevert módosított szágó keményítő karragénnel, hogy elkészítsen egy ehető kompozit filmet a hagyományos zselatin kapszulák helyettesítésére, és megvizsgálta annak szárító kinetikáját, termomechanikai tulajdonságait, fizikai -kémiai tulajdonságait és akadálytulajdonságait, az eredmények azt mutatják, hogy a kompozit ehető film hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a zselatin, és a tudományos, és a tudósító be used in the production of pharmaceutical capsules .

1.1.3.3. Alkalmazás gyümölcs- és zöldségtartósításban

A friss gyümölcsökben és zöldségekben a szedés után még élénken zajlanak a biokémiai reakciók és a légzés, ami felgyorsítja a gyümölcsök és zöldségek szöveti károsodását, és szobahőmérsékleten könnyen előidézhető a gyümölcsök és zöldségek nedvességvesztése, ami a a gyümölcsök és zöldségek belső szöveteinek minősége és érzékszervi tulajdonságai. hanyatlás. Ezért a tartósítás vált a legfontosabb kérdéssé a gyümölcsök és zöldségek tárolása és szállítása során; A hagyományos tartósítási módszerek gyenge tartósító hatásúak és magasak. A gyümölcsök és zöldségek bevonatos tartósítása jelenleg a leghatékonyabb módszer a szobahőmérsékletű tartósításban. Az ehető filmképző folyadékot bevonják a gyümölcsök és zöldségek felületére, ami hatékonyan akadályozza meg a mikroorganizmusok behatolását, csökkenti a gyümölcs- és zöldségszövetek légzését, vízvesztését és tápanyagvesztését, késlelteti a gyümölcs- és zöldségszövetek élettani öregedését, és tartsa a gyümölcs- és zöldségszöveteket Az eredeti telt és sima. Fényes megjelenés, a frissen tartás és a tárolási idő meghosszabbítása érdekében. Az amerikaiak a növényi olajból kivont acetil-monogliceridet és sajtot használják fő nyersanyagként ehető film készítéséhez, illetve gyümölcsök és zöldségek vágására használják, hogy frissen tartsák, megakadályozzák a kiszáradást, a barnulást és a mikroorganizmusok behatolását, így hosszú ideig fenntartják. hosszú ideig. Friss állapot. Japán selyemhulladékot használ nyersanyagként a burgonya frissentartó fóliájának elkészítéséhez, amely a hűtőtároláséhoz hasonló frissentartó hatást érhet el. Az amerikaiak növényi olajat és gyümölcsöt használnak fő nyersanyagként a bevonófolyadék készítéséhez, és a vágott gyümölcs frissen tartásához, és megállapították, hogy a tartósító hatás jó.

Marquez et al. Hasznos savófehérjét és pektint használt nyersanyagként, és hozzáadott glutaminázt a keresztkötéshez egy kompozit ehető film elkészítéséhez, amelyet friss vágású alma, paradicsom és sárgarépa bevonására használtak, ami jelentősen csökkentheti a fogyási sebességet. , gátolja a mikroorganizmusok növekedését a frissen vágott gyümölcsök és zöldségek felületén, és meghosszabbítsa az eltarthatóságot a frissen vágott gyümölcsök és zöldségek ízének és ízének fenntartásának előfeltétele során. Shi Lei et al. Bevonott vörös gömbös szőlő kitozán ehető fóliával, amely csökkentheti a szőlő súlycsökkenését és rothadási sebességét, fenntarthatja a szőlő színét és fényerejét, és késleltetheti az oldható szilárd anyagok lebomlását. Using chitosan, sodium alginate, sodium carboxymethylcellulose and polyacrylate as raw materials, Liu et al. Készített ehető filmeket készített többrétegű bevonatból a gyümölcsök és zöldségek frissítésére, és megvizsgálták morfológiájukat, vízoldhatóságukat stb. Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium-karboxi-metil-cellulóz-chitozán-glicerin kompozit filmnek volt a legjobb megőrzési hatása. Sun Qingshen et al. Tanulmányozta a szójafehérje -izolátum kompozit filmjét, amelyet az eper megőrzésére használnak, amely jelentősen csökkentheti az eper transzpirációját, gátolja légzését és csökkenti a rothadt gyümölcs sebességét. Ferreira et al. Használt gyümölcs- és növényi maradékpor és burgonya héjpor kompozit ehető film előállításához, megvizsgálta a kompozit film víz oldhatóságát és mechanikai tulajdonságait, és bevonási módszert használt a Hawthorn megőrzéséhez. Az eredmények azt mutatták, hogy a Hawthorn eltarthatósága meghosszabbodott. 50%, a súlycsökkentési sebesség 30-57%-kal csökkent, a szerves sav és a nedvesség nem változott szignifikánsan. Fu Xiaowei et al. tanulmányozta a friss paprika megőrzését a kitozán ehető film által, és az eredmények azt mutatták, hogy ez jelentősen csökkentheti a friss paprika légzési intenzitását a tárolás során, és késleltetheti a paprika öregedését. Navarro-Tarazaga et al. Használt méhviasz által módosított HPMC ehető film a szilva megőrzéséhez. The results showed that beeswax could improve the oxygen and moisture barrier properties and mechanical properties of HPMC films. A szilva súlycsökkentési sebessége szignifikánsan csökkent, javult a gyümölcs lágyulása és vérzése a tárolás során, és a szilva tárolási periódusa meghosszabbodott. Tang Liying et al. használt Shellac Alkali megoldást keményítő módosításában, előkészített ehető csomagolófilmet készített és megvizsgálta a film tulajdonságait; Ugyanakkor a filmképző folyadék felhasználása a mangófutáshoz a frissesség érdekében hatékonyan csökkentheti a légzést. Ez megakadályozhatja a barnulási jelenséget a tárolás során, csökkentheti a fogyás sebességét és meghosszabbíthatja a tárolási időszakot.

1.1.3.4 Alkalmazás a húskészítmények feldolgozásában és megőrzésében

A gazdag tápanyagokkal és a magas víz aktivitással rendelkező hústermékeket a mikroorganizmusok könnyen betolakodnak a feldolgozás, a szállítás, a tárolás és a fogyasztás folyamatában, ami a szín és a zsír oxidációjának sötétedését és más romlást eredményez. A hústermékek tárolási periódusának és eltarthatóságának meghosszabbítása érdekében meg kell gátolni az enzimek aktivitását a húskészítményekben, valamint a felszínen lévő mikroorganizmusok invázióját, és megakadályozzuk a szag és a szag romlását, amelyet a zsír -oxidáció okoz. Jelenleg az ehető filmmegőrzés az egyik leggyakoribb módszer, amelyet széles körben használnak a hús megőrzésében otthon és külföldön. Összehasonlítva a hagyományos módszerrel, kiderült, hogy a külső mikroorganizmusok inváziója, a zsír oxidatív ranciája és a lé elvesztése jelentősen javult az ehető filmbe csomagolt hústermékekben, és a hústermékek minősége jelentősen javult. Az eltartási idő meghosszabbodik.

A hústermékek ehető filmjének kutatása az 1950 -es évek végén kezdődött, és a legsikeresebb alkalmazási eset a kollagén ehető film volt, amelyet széles körben használtak a kolbászgyártásban és a feldolgozásban. Emiroglu et al. A szezámolajat hozzáadta a szójabab protein ehető filmhez antibakteriális film előállításához, és megvizsgálta annak antibakteriális hatását a fagyasztott marhahúsra. Az eredmények azt mutatták, hogy az antibakteriális film jelentősen gátolhatja a Staphylococcus aureus szaporodását és növekedését. Wook et al. készített egy proanthocyanidin ehető filmet, és a hűtött sertéshús bevonására használta a frissesség érdekében. Megvizsgáltuk a sertésborda színét, pH-ját, tvb-n értékét, tiobarbitursavat és mikrobiális számát 14 napos tárolás után. The results showed that the edible film of proanthocyanidins can effectively reduce the formation of thiobarbituric acid, prevent fatty acid spoilage, reduce the invasion and reproduction of microorganisms on the surface of meat products, improve the quality of meat products, and prolong the storage period and eltarthatóság. Jiang Shaotong et al. Hozzáadott tea-polifenolokat és allicint a keményítő-nátrium-alginát kompozit membránoldathoz, és felhasználta a hűtött sertéshús frissességének megőrzésére, amelyet 0-4 ° C-on lehet tárolni 19 napnál hosszabb ideig. Cartagena et al. beszámoltak a kollagén -ehető film antibakteriális hatásáról, amelyet nisin antimikrobiális szerrel adtak hozzá a sertésszeletek megőrzésére, jelezve, hogy a kollagén ehető film csökkentheti a hűtött sertésszeletek nedvességtartalmát, késleltetheti a hústermékek ranciáját, és hozzáadhatja a kollagénfilmet % -kal % -kal. Nisinnek volt a legjobb megőrzési hatása. Wang Rui et al. Megvizsgálta a nátrium -alginát, a kitozán és a karboxi -metilszál változásait a pH, az illékony bázis -nitrogén, a bőrpír és a marhahús teljes számának összehasonlító elemzésével a tárolástól számított 16 napon belül. A nátrium -vitamin háromféle ehető filmjét használták a hűtött marhahús frissességének megőrzésére. Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium -alginát ehető filmje ideális frissesség -megőrzési hatással volt. Caprioli et al. Csomagolt főtt pulyka mell nátrium -kazinátus ehető filmmel, majd 4 ° C -on hűtötte. A tanulmányok kimutatták, hogy a nátrium -kazinátus ehető film lassíthatja a pulykahúst a hűtés során. rancigitás.

1.1.3.5 Alkalmazás vízi termékek tartósítására

A vízi termékek minőségi csökkenése elsősorban a szabad nedvesség csökkentésében, az íz romlásában és a vízi termékek textúrájának romlásában jelentkezik. A vízi termékek bomlása, az oxidáció, a denaturáció és a mikrobiális invázió által okozott száraz fogyasztás mind fontos tényezők, amelyek befolyásolják a vízi termékek eltarthatóságát. A fagyasztott tárolás gyakori módszer a vízi termékek megőrzésére, de a folyamatban bizonyos fokú minőségi lebomlás is lesz, ami különösen súlyos az édesvízi halak számára.

A vízi termékek ehető film -megőrzése az 1970 -es évek végén kezdődött, és most széles körben használták. Az ehető film hatékonyan képes megőrizni a fagyasztott vízi termékeket, csökkentheti a vízvesztést, és antioxidánsokkal is kombinálható a zsírok oxidációjának megakadályozása érdekében, ezáltal elérve az eltarthatósági és eltarthatósági idő meghosszabbítását. Meenatchisundaram et al. Készített egy keményítő-alapú kompozit ehető filmet, mátrixként keményítőt használva, és fűszereket adtak hozzá, mint például a szegfűszeg és a fahéj, és a fehér garnélarák megőrzésére használták. Az eredmények azt mutatták, hogy az ehető keményítőfilm hatékonyan gátolja a mikroorganizmusok növekedését, lassíthatja a zsírok oxidációját, meghosszabbítja a hűtött fehér garnélarák eltarthatóságát 10 ° C -on, és 4 ° C -on akár 14 és 12 napig is. Cheng Yuanyuan és mások tanulmányozták a pullulan oldat tartósítószerét, és elvégezték az édesvízi halakat. A megőrzés hatékonyan gátolhatja a mikroorganizmusok növekedését, lelassíthatja a halfehérje és a zsír oxidációját, és kiváló megőrzési hatással rendelkezik. Yunus et al. bevont szivárványos pisztráng egy zselatin -ehető fóliával, amelyhez a babérlevél illóolajat hozzáadták, és megvizsgálta a hűtött megőrzés hatását 4 ° C -on. Az eredmények azt mutatták, hogy a zselatin ehető film hatékonyan fenntartotta a szivárványos pisztráng minőségét akár 22 napig. hosszú ideig. Wang Siwei et al. Használt nátrium -alginát, kitozán és CMC, mint a fő anyagok, hozzáadott sztearinsavat az ehető film folyadék elkészítéséhez, és a Penaeus Vannamei bevonására használták a frissesség érdekében. A tanulmány kimutatta, hogy a CMC és a kitozán kompozit filmje, a folyadéknak jó megőrzési hatása van, és kb. 2 napra meghosszabbíthatja az eltarthatóságot. A Yang Shengping és mások kitozán-tea-polifenol-ehető filmet használtak a friss fodrászat hűtésére és megőrzésére, amelyek hatékonyan gátolhatják a baktériumok szaporodását a fodrászat felületén, késleltethetik az illékony sósav képződését, és meghosszabbíthatják a fodrstailbélek élettartamát kb. 12 nap.

1.1.3.6 Alkalmazás sült ételekben

A mély sült ételek egy széles körben népszerű, étkezésre kész élelmiszer, nagy teljesítménygel. Poliszacharid és fehérje ehető fóliával csomagolva, amely megakadályozhatja az étel színváltozását a sütési folyamat során, és csökkentheti az olajfogyasztást. Az oxigén és a nedvesség belépése [80]. A sült ételek Gellan Gummal történő bevonása 35%-63%-kal csökkentheti az olajfogyasztást, például a sashimi sütéskor 63%-kal csökkentheti az olajfogyasztást; A burgonya chips sütése során az olajfogyasztást 35%-63%-kal csökkentheti. Csökkentette az üzemanyag -fogyasztást 60%-kal stb. [81].

Singthong et al. Készített polyszacharidokból készült ehető filmeket, például nátrium -alginátot, karboxi -metil -cellulózt és pektint, amelyeket sült banáncsíkok bevonására használtak, és a sütés után megvizsgálták az olaj abszorpciós sebességét. Az eredmények azt mutatták, hogy a metil -cellulózzal bevont sült banáncsíkok pektin és karboxil jobb szenzoros minőséget mutattak, amelyek között a pektin ehető film volt a legjobban az olaj abszorpciójának csökkentésére [82]. Holowia et al. Bevonatú HPMC és MC filmek a sült csirke filé felületén, hogy megvizsgálják az olajfogyasztás változásait, a szabad zsírsav -tartalmat és a színkértéket a sütőben. A bevonat előkészítése csökkentheti az olaj felszívódását és javíthatja az olaj élettartamát [83]. Sheng Meixiang et al. Készített ehető filmeket készített CMC -ről, kitozánról és szójafehérje -izolátumról, bevont burgonya chipsről, és magas hőmérsékleten sülték őket, hogy megvizsgálják az olaj abszorpcióját, a víztartalmat, a színt, az akril -amid -tartalmat és a burgonya chips szenzoros minőségét. , Az eredmények azt mutatták, hogy a szójafehérje -izolátum -ehető filmnek jelentős hatása van a sült burgonya chips olajfogyasztásának csökkentésére, és a kitozán ehető filmnek jobb hatása van az akril -amid -tartalom csökkentésére [84]. Salvador et al. bevonva a sült tintahal gyűrűk felületét búzakeményítővel, módosított kukoricakeményítővel, dextrinnel és gluténnel, ami javíthatja a tintahal gyűrűk ropogósságát és csökkentheti az olaj abszorpciós sebességét [85].

1.1.3.7 pékárukban történő alkalmazás

Az ehető film használható sima bevonatként a pékáruk megjelenésének javítására; Használható a nedvesség, az oxigén, a zsír stb. Gátjaként a pékáruk eltarthatóságának javításához, például a kitozán ehető fóliát használják a kenyér bevonására, és ragasztóként is használható ropogós snackekhez és harapnivalókhoz, Például a sült földimogyorót gyakran ragasztókkal borítják, hogy bevonják a sót és a fűszereket [87].

Christos et al. Készített ehető filmeket nátrium -alginát és savófehérje, és bevonta őket a Lactobacillus rhamnosus probiotikus kenyér felületére. A tanulmány kimutatta, hogy a probiotikumok túlélési aránya szignifikánsan javult, de a két típusú kenyér mutatta az emésztőrendszeri mechanizmusokat, tehát az ehető film bevonása nem változtatja meg a kenyér textúráját, ízét és termofizikai tulajdonságait [88]. Panuwat et al. Az indiai egreskivonatot hozzáadta a metil -cellulóz mátrixhoz egy ehető kompozit film elkészítéséhez, és a sült kesudió frissességének megőrzésére használta. Az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit ehető film hatékonyan gátolhatja a pörkölt kesudiót a tárolás során. A minőség romlott, és a sült kesudió eltarthatósági ideje legfeljebb 90 napra meghosszabbodott [89]. Schou et al. Átlátszó és rugalmas ehető filmet készített nátrium -kazinátussal és glicerinnel, és megvizsgálta annak mechanikai tulajdonságait, a vízáteresztő képességet és annak csomagolási hatását a sült kenyérszeletekre. Az eredmények azt mutatták, hogy a nátrium -kazetta csomagolt kenyér ehető filmje. A kenyérrel történő keménysége szobahőmérsékleten a tárolás után 6 órán belül csökkenthető [90]. Du et al. Az Apple-alapú ehető fóliát és a paradicsom alapú ehető filmet, amelyet növényi illóolajokkal adtak hozzá, a sült csirke becsomagolására, amely nemcsak gátolta a mikroorganizmusok növekedését, mielőtt a csirkét pörkölte volna, hanem a pörkölés után javította a csirke ízét is [91]. Javanmard et al. Készített egy ehető filmet búzakeményítőből, és felhasználta a sült pisztácia kernelek becsomagolására. Az eredmények azt mutatták, hogy az ehető keményítőfilm megakadályozhatja a diófélék oxidatív ranciáját, javíthatja a dió minőségét és meghosszabbíthatja az eltarthatóságukat [92]. Majid et al. Használt savófehérje -ehető fóliát használt a pörkölt mogyoró bevonására, amelyek növelhetik az oxigéngátot, csökkenthetik a földimogyoró ranciáját, javíthatják a pörkölt mogyoró -törékenységet és meghosszabbíthatják a tárolási periódust [93].

1.1.3.8 Alkalmazás édesipari termékekben

Az édességipar magas követelményei vannak az illékony alkatrészek diffúziójára, így csokoládé és cukorkák esetén csiszolt felületekkel kell használni a vízben oldódó ehető fóliákat az illékony alkatrészeket tartalmazó bevonat folyadék helyett. Az ehető csomagolófilm sima védőfóliát képezhet a cukorka felületén, hogy csökkentse az oxigén és a nedvesség migrációját [19]. A savófehérje ehető filmek alkalmazása a cukrászatban jelentősen csökkentheti az illékony komponensek diffúzióját. Amikor a csokoládét használják zsíros ételek, például sütik és mogyoróvaj beágyazására, az olaj a csokoládé külső rétegébe vándorol, és a csokoládé ragacsosá válik, és „fordított fagy” jelenséget okoz, de a belső anyag kiszárad, ami a következménye változtasson az ízében. Ha hozzáad egy réteg ehető filmcsomagolóanyagot a zsírgátló funkcióval, megoldhatja ezt a problémát [94].

Nelson et al. A metil -cellulóz ehető fóliát több lipidet tartalmazó cukorkák bevonására használták, és nagyon alacsony lipid -permeabilitást mutattak, ezáltal gátolva a csokoládé fagyos jelenségét [95]. A Meyers hidrogél-viselő kettős rétegű ehető filmet alkalmazott a rágógumira, amely javíthatja annak tapadását, csökkentheti a víz illékonyodását és meghosszabbíthatja az eltarthatóságát [21]. Fadini et al. A dekollagen-cocoa vaj ehető kompozit filmet megvizsgálták annak mechanikai tulajdonságai és vízáteresztő képessége szempontjából, és a jó eredményekkel rendelkező csokoládé termékek bevonásaként használták [96].

1.1.4 Cellulóz-alapú ehető filmek

A cellulóz-alapú ehető film egyfajta ehető film, amelyet a legelterjedtebb cellulózból és annak származékaiból készítenek, mint a fő nyersanyagok. A cellulóz-alapú ehető film szagtalan és íztelen, jó mechanikai szilárdsággal, olajgáttulajdonságokkal, átláthatósággal, rugalmassággal és jó gázgáttulajdonságokkal rendelkezik. A cellulóz hidrofil jellege miatt azonban a cellulóz-alapú ehető film ellenállása a vízteljesítmény általában viszonylag gyenge [82, 97-99].

A cellulóz-alapú ehető film, amely az élelmiszeriparban található hulladékanyagokból készült, kiváló teljesítményű ehető csomagolófilmeket szerezhet, és újra felhasználhatja a hulladékanyagokat a termékek hozzáadott értékének növelése érdekében. Ferreira et al. Kevert gyümölcs- és növényi maradékpor burgonyahéj porral, hogy elkészítse a cellulóz-alapú ehető kompozit filmet, és a Hawthorn bevonására felhordta a frissesség megőrzése érdekében, és jó eredményeket ért el [62]. Tan Huizi et al. a babcsomagokból kivont étrendi rostot használták alapanyagként, és hozzáadott egy bizonyos mennyiségű sűrítőt a szójabab rostjának ehető film készítéséhez, amelynek jó mechanikai tulajdonságai és gát tulajdonságai vannak [100], amelyet elsősorban a gyorséttermi fűszerezés csomagolására használnak. , Kényelmes és tápláló az anyagcsomag közvetlenül a forró vízben történő feloldása.

Vízben oldódó cellulóz-származékok, például metil-cellulóz (MC), karboxi-metil-cellulóz (CMC) és hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), folyamatos mátrixot képezhetnek, és általában használják az ehető filmek fejlesztésében és kutatásában. Xiao Naiyu et al. Az MC-t használták a fő filmképző szubsztrátként, hozzáadott polietilénglikolot és kalcium-kloridot és más kiegészítő anyagokat adtak hozzá, elkészítették az MC ehető filmet öntési módszerrel, és alkalmazták azt az olecranon megőrzésére, amely meghosszabbíthatja az olecranon száját. Az őszibarack eltartási ideje 4,5 nap [101]. Esmaeili et al. Készített MC ehető fóliát öntve, és felhordta a növényi illóolaj -mikrokapszulák bevonására. The results showed that MC film has a good oil-blocking effect and can be applied to food packaging to prevent fatty acid spoilage [102]. Tian et al. Módosított MC ehető fóliák sztearinsavval és telítetlen zsírsavakkal, amelyek javíthatják az MC ehető filmek vízblokkoló tulajdonságait [103]. Lai Fengying et al. Megvizsgálta az oldószer típusának hatását az MC ehető film filmképző folyamatára, valamint az ehető film gát tulajdonságaira és mechanikai tulajdonságaira [104].

A CMC membránok jó gát tulajdonságai vannak az O2, a CO2 és az olajok számára, és széles körben használják az élelmiszerek és az orvostudomány területén [99]. Bifani et al. prepared CMC membranes and studied the effect of leaf extracts on the water barrier properties and gas barrier properties of the membranes. Az eredmények azt mutatták, hogy a levélkivonatok hozzáadása szignifikánsan javíthatja a membránok nedvesség- és oxigéngát tulajdonságait, de a CO2 esetében nem. A gát tulajdonságai az extraktum koncentrációjához kapcsolódnak [105]. De Moura et al. Készített kitozán nanorészecskék megerősített CMC -filmeket, és megvizsgálták a kompozit filmek hőstabilitását, mechanikai tulajdonságait és vízoldhatóságát. Az eredmények azt mutatják, hogy a kitozán nanorészecskék hatékonyan javíthatják a CMC -filmek mechanikai tulajdonságait és hőstabilitását. Szex [98]. Ghanbarzadeh et al. Készített CMC ehető filmeket készített, és megvizsgálta a glicerin és az olajsav hatását a CMC -filmek fizikai -kémiai tulajdonságaira. Az eredmények azt mutatták, hogy a filmek gát tulajdonságai szignifikánsan javultak, de a mechanikai tulajdonságok és az átláthatóság csökkent [99]. Cheng et al. Készített egy karboxi-metil-cellulóz-Konjac glükomannan ehető kompozit filmet, és megvizsgálta a pálmaolaj hatását a kompozit film fizikai-kémiai tulajdonságaira. Az eredmények azt mutatták, hogy a kisebb lipid mikrogömbök jelentősen növelik a kompozit filmet. The surface hydrophobicity and the curvature of the water molecule permeation channel can improve the moisture barrier performance of the membrane [106].

A HPMC jó filmképző tulajdonságokkal rendelkezik, és filmje rugalmas, átlátható, színtelen és szagtalan, jó olajcsőrű tulajdonságai vannak, de mechanikai tulajdonságait és víztömeg-tulajdonságait javítani kell. Zuniga et al. kimutatták, hogy a HPMC filmképző oldat kezdeti mikroszerkezete és stabilitása jelentősen befolyásolhatja a film felületét és belső szerkezetét, és az olajcseppek beérkezése a filmszerkezet kialakulása során jelentősen befolyásolhatja a fényátvitel és a felületi aktivitást a film. Az ágens hozzáadása javíthatja a filmképző oldat stabilitását, ami viszont befolyásolja a film felületi szerkezetét és optikai tulajdonságait, de a mechanikai tulajdonságok és a légáteresztőképesség nem csökken [107]. Klangmuang et al. Organiálisan módosított agyagot és méhviaszot használtak a HPMC ehető film fokozására és módosítására a HPMC film mechanikai tulajdonságainak és gát tulajdonságainak javítása érdekében. A tanulmány kimutatta, hogy a méhviasz és az agyag módosítása után a HPMC ehető film mechanikai tulajdonságai összehasonlíthatók voltak az ehető filmekkel. Javult a nedvességkomponensek teljesítménye [108]. Dogan et al. Készített HPMC ehető film, és mikrokristályos cellulózt használt a HPMC film fokozására és módosítására, valamint a film vízáteresztő képességét és mechanikai tulajdonságait tanulmányozta. Az eredmények azt mutatták, hogy a módosított film nedvességgát tulajdonságai nem változtak szignifikánsan. , de annak mechanikai tulajdonságai jelentősen javultak [109]. Choi et al. Az oregánó levél és a bergamot illóolaj hozzáadása a HPMC mátrixhoz ehető kompozit film elkészítéséhez, és a friss szilva bevonására alkalmazta. A tanulmány kimutatta, hogy az ehető kompozit film hatékonyan gátolja a szilva légzését, csökkentve az etilén előállítását, csökkentve a fogyás sebességét és javítva a szilva minőségét [110]. Esteghlal et al. Kevert HPMC -vel a zselatinnal ehető kompozit filmek elkészítéséhez és ehető kompozit filmek tanulmányozásához. A HPMC -zselatin fizikai -kémiai tulajdonságai, mechanikai tulajdonságai és kompatibilitása azt mutatta, hogy a HPMC zselatin kompozit filmek szakító tulajdonságai nem változtak szignifikánsan, ami felhasználható a gyógyszerkapszulák előállításához [111]. Villacres et al. Tanulmányozta a HPMC-Cassava keményítő ehető kompozit filmek mechanikai tulajdonságait, gázgát tulajdonságait és antibakteriális tulajdonságait. Az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit filmek jó oxigéngáttulajdonságokkal és antibakteriális hatásokkal rendelkeztek [112]. Byun et al. Készített SHELLAC-HPMC kompozit membránok, és megvizsgálták az emulgeálószerek és a sellakkoncentráció típusainak hatásait a kompozit membránokra. The emulsifier reduced the water-blocking properties of the composite membrane, but its mechanical properties did not decrease significantly; A sellak hozzáadása jelentősen javította a HPMC membrán termikus stabilitását, és hatása növekedett a sellak koncentrációjának növekedésével [113].

1.1.5 Keményítő alapú ehető filmek

A keményítő természetes polimer az ehető filmek előállításához. A széles forrás, az alacsony ár, a biokompatibilitási és a táplálkozási érték előnyei vannak, és széles körben használják az élelmiszer- és gyógyszeriparban [114-117]. A közelmúltban a tiszta keményítő ehető filmekkel és a keményítő-alapú ehető kompozit filmekkel kapcsolatos kutatások az élelmiszerek tárolására és megőrzésére jelentkeztek egymás után [118]. A magas amilóz-keményítő és annak hidroxi-propilezett módosított keményítője a fő anyag a keményítő-alapú ehető filmek elkészítéséhez [119]. A keményítő retrogradációja a fő oka annak, hogy képes -e filmet létrehozni. Minél magasabb az amilóztartalom, annál szorosabb az intermolekuláris kötés, annál könnyebb a retrogradáció, és annál jobb a film filmképző tulajdonsága és a végső szakítószilárdsága. nagyobb. Amylose can make water-soluble films with low oxygen permeability, and the barrier properties of high-amylose films will not decrease under high temperature environments, which can effectively protect the packaged food [120].

A keményítő ehető film, a színtelen és a szagtalan, jó átláthatósággal, víz oldhatósággal és gázgát tulajdonságaival rendelkezik, de viszonylag erős hidrofilicitást és rossz nedvességgátot mutat, tehát elsősorban az élelmiszer-oxigén- és olajgát-csomagolásban használják [121-123]. Ezenkívül a keményítő-alapú membránok hajlamosak az öregedésre és a retrogradációra, és mechanikai tulajdonságaik viszonylag gyenge [124]. A fenti hiányosságok leküzdése érdekében a keményítőt fizikai, kémiai, enzimatikus, genetikai és additív módszerekkel módosíthatják a keményítő-alapú ehető filmek tulajdonságainak javítása érdekében [114].

Zhang Zhengmao et al. Az ultrafinomi keményítő ehető filmet használt szamóca bevonására, és megállapította, hogy hatékonyan csökkentheti a vízveszteséget, késleltetheti az oldható cukortartalom csökkentését, és hatékonyan meghosszabbítja az eper tárolási periódusát [125]. Garcia et al. Módosított keményítő különböző láncarányokkal, hogy módosított keményítőfilm-formáló folyadékot kapjon, amelyet friss eper bevonat-film megőrzéséhez használtak. A ráta és a bomlási arány jobb volt, mint a bevonat nélküli csoport [126]. Ghanbarzadeh et al. Módosított keményítő citromsav-térhálósítással, és kémiailag térhálósított, módosított keményítőfilmet kaptak. A tanulmányok kimutatták, hogy a keresztkötés módosítása után javult a nedvességgáttulajdonság és a keményítőfilmek mechanikai tulajdonságai [127]. Gao Qunyu et al. A keményítő enzimatikus hidrolíziskezelését végezte el, és a keményítő ehető filmet kapott, és annak mechanikai tulajdonságai, például szakítószilárdság, meghosszabbítás és hajtogatási ellenállás növekedtek, és a nedvességgát teljesítménye növekedett az enzim akció idejének növekedésével. jelentősen javult [128]. Parra et al. Hozzáadott egy térhálósítószert a tapiooca keményítőhöz, hogy előkészítse a jó mechanikai tulajdonságokkal és az alacsony vízgőzátviteli sebességgel rendelkező ehető filmet [129]. Fonseca et al. Nátrium -hipokloritot használt a burgonyakeményítő oxidálására, és ehető filmet készített oxidált keményítőből. A tanulmány kimutatta, hogy a vízgőz átviteli sebessége és a víz oldhatósága szignifikánsan csökkent, ami alkalmazható a magas vízű aktivitású élelmiszerek csomagolására [130].

Compounding starch with other edible polymers and plasticizers is an important method to improve the properties of starch-based edible films. Jelenleg az általánosan használt komplex polimerek többnyire hidrofil kolloidok, például pektin, cellulóz, hínár poliszacharid, kitozán, karragenán és xantángumi [131].

Maria Rodriguez et al. Használt burgonyakeményítő és lágyítók vagy felületaktív anyagok, mint a keményítő alapú ehető filmek elkészítéséhez szükséges fő anyagok, megmutatva, hogy a lágyítók növelik a film rugalmasságát, és a felületaktív anyagok csökkenthetik a film nyújthatóságát [132]. Santana et al. Nanoszálakat használt a kasszava keményítő ehető filmek fokozására és módosítására, és keményítő-alapú ehető kompozit filmeket kapott, javított mechanikai tulajdonságokkal, gáttulajdonságokkal és hőstabilitással [133]. Azevedo et al. A savófehérje hőre lágyuló keményítővel egységes film anyag elkészítéséhez, jelezve, hogy a savófehérje és a hőre lágyuló keményítő erős felületközi adhézióval rendelkezik, és a savófehérje jelentősen javíthatja a keményítő rendelkezésre állását. Az ehető filmek vízfúvása és mechanikai tulajdonságai [134]. Edhirej et al. előkészített egy tapioka-keményítő-alapú ehető filmet, és megvizsgálta a lágyító hatását a film fizikai és kémiai szerkezetére, mechanikai tulajdonságaira és termikus tulajdonságaira. Az eredmények azt mutatják, hogy a lágyító típusa és koncentrációja jelentősen befolyásolhatja a tapioka keményítőfilmet. Más lágyítókkal összehasonlítva, mint például a karbamid és a trietilén-glikol, a pektinnek a legjobb lágyító hatása van, és a pektin-ízesítésű keményítőfóliák jó víz blokkolási tulajdonságai vannak [135]. Saberi et al. Használt borsó keményítőt, guargumi és glicerint használt az ehető kompozit filmek előállításához. Az eredmények azt mutatták, hogy a borsó keményítője nagy szerepet játszott a film vastagságában, sűrűségében, kohéziójában, a vízáteresztő képességben és a szakítószilárdságban. Guargumi befolyásolhatja a membrán szakítószilárdságát és elasztikus modulusát, és a glicerin javíthatja a membrán rugalmasságát [136]. Ji et al. Összetett kitozánt és kukoricakeményítőt, és hozzáadott kalcium-karbonát nanorészecskéket hozzáadva egy keményítő-alapú antibakteriális film elkészítéséhez. A tanulmány kimutatta, hogy az intermolekuláris hidrogénkötések képződtek a keményítő és a kitozán között, és a film mechanikai tulajdonságai voltak, és az antibakteriális tulajdonságok fokozódtak [137]. Meira et al. A továbbfejlesztett és módosított kukoricakeményítő ehető antibakteriális film kaolin nanorészecskékkel, valamint a kompozit film mechanikai és termikus tulajdonságai javultak, és az antibakteriális hatást nem befolyásolták [138]. Ortega-Toro et al. Hozzáadott HPMC -t a keményítőhöz és hozzáadott citromsavat az ehető film elkészítéséhez. A tanulmány kimutatta, hogy a HPMC és a citromsav hozzáadása hatékonyan gátolja a keményítő öregedését és csökkenti az ehető film vízáteresztő képességét, de az oxigéngát tulajdonságai csökkennek [139].

1.2 polimer hidrogélek

A hidrogélek egy olyan hidrofil polimerek osztálya, amelynek háromdimenziós hálózati struktúrája oldódik a vízben, de vízzel megduzzadhat. Makroszkopikusan a hidrogél határozott formájú, nem tud áramolni, és szilárd anyag. Mikroszkopikusan a vízben oldódó molekulák különböző formákban és méretben oszlanak el a hidrogélben, és diffúzák különböző diffúziós sebességgel, így a hidrogél az oldat tulajdonságait mutatja. A hidrogélek belső szerkezetének korlátozott szilárdsága van és könnyen megsemmisül. Ez szilárd és folyadék között van. Hasonló rugalmassággal rendelkezik, mint a szilárd, és egyértelműen különbözik az igazi szilárd anyagtól.

1.2.1 A polimer hidrogélek áttekintése

1.2.1.1 A polimer hidrogélek osztályozása

A polimer hidrogél egy háromdimenziós hálózati szerkezet, amelyet a polimer molekulák közötti fizikai vagy kémiai térhálósítás képez [143-146]. Nagy mennyiségű vizet abszorbeál a vízben, hogy megduzzadjon, és ugyanakkor megőrizheti háromdimenziós szerkezetét és vízben oldhatatlan. víz.

A hidrogélek osztályozásának számos módja van. A térhálósítási tulajdonságok közötti különbség alapján feloszthatók fizikai gélekre és kémiai gélekre. A fizikai géleket viszonylag gyenge hidrogénkötések, ionkötések, hidrofób kölcsönhatások, Van der Waals erők és fizikai összefonódás képezi a polimer molekuláris láncok és más fizikai erők között, és különféle külső környezetben oldatokká alakítható. Reverzibilis gélnek hívják; A kémiai gél általában egy állandó háromdimenziós hálózati struktúra, amelyet kémiai kötések, például kovalens kötések térhálósításával alakítanak ki hő, fény, iniciátor stb. Jelenlegi jelenlétében. A gél kialakulása után visszafordíthatatlan és állandó, más néven is ismert Az igazi kondenzátumhoz [147-149]. A fizikai gélek általában nem igényelnek kémiai módosítást, és alacsony toxicitással rendelkeznek, de mechanikai tulajdonságaik viszonylag gyenge és nehéz ellenállni a nagy külső stressznek; A kémiai gélek általában jobb stabilitási és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

Különböző források alapján a hidrogéleket szintetikus polimer hidrogélekre és természetes polimer hidrogélekre lehet osztani. A szintetikus polimer hidrogélek olyan hidrogélek, amelyeket szintetikus polimerek kémiai polimerizációjával képeznek, elsősorban a poliakrilsavat, a polivinil -acetátot, a poliakrilamidot, a polietilén -oxidot stb.; A természetes polimer hidrogélek polimer hidrogélek, amelyek természetes polimerek, például poliszacharidok és fehérjék keresztkötésével képződnek, beleértve a cellulózt, alginátot, keményítőt, agarózot, hialuronsavat, zselatint és kollagént [6, 7, 150], 151]. A természetes polimer hidrogélek általában széles forrás, alacsony ár és alacsony toxicitás jellemzői, a szintetikus polimer hidrogélek általában könnyen feldolgozhatók és nagy hozammal rendelkeznek.

A külső környezetre adott eltérő reakciók alapján a hidrogéleket hagyományos hidrogélekre és intelligens hidrogélekre is fel lehet osztani. A hagyományos hidrogélek viszonylag érzéketlenek a külső környezet változásaira; Az intelligens hidrogélek érzékelik a külső környezet kis változásait, és ennek megfelelő változásokat idéznek elő a fizikai szerkezetben és a kémiai tulajdonságokban [152-156]. Hőmérséklet-érzékeny hidrogélek esetében a térfogat a környezet hőmérsékletével változik. Az ilyen polimer hidrogélek általában hidrofil csoportokat, például hidroxil-, éter- és amid- vagy hidrofób csoportokat, például metil-, etil- és propilcsoportot tartalmaznak. A külső környezet hőmérséklete befolyásolhatja a gélmolekulák közötti hidrofil vagy hidrofób kölcsönhatást, a hidrogénkötést, valamint a vízmolekulák és polimerláncok közötti kölcsönhatást, ezáltal befolyásolhatja a gélrendszer egyensúlyát. A pH-érzékeny hidrogélek esetében a rendszer általában sav-bázis módosító csoportokat, például karboxilcsoportokat, szulfonsavcsoportokat vagy aminocsoportokat tartalmaz. Változó pH-jú környezetben ezek a csoportok protonokat abszorbeálhatnak vagy felszabadíthatnak, megváltoztatva a hidrogénkötést a gélben, valamint a belső és külső ionkoncentrációk közötti különbséget, ami a gél térfogatának változását eredményezi. Az elektromos tér, a mágneses tér és a fényérzékeny hidrogélek esetében funkcionális csoportokat tartalmaznak, például polielektrolitokat, fémoxidokat és fényérzékeny csoportokat. Különböző külső ingerek hatására megváltozik a rendszer hőmérséklete vagy ionizációs foka, majd a gél térfogata a hőmérséklet- vagy pH-érzékeny hidrogélhez hasonló elv szerint változik.

Különböző gél viselkedés alapján a hidrogélek feloszthatók hideg által indukált gélekre és termikus indukált gélekre [157]. A hideg gél, amelyet röviden hideg gélnek neveznek, egy makromolekula, amely magas hőmérsékleten véletlenszerű tekercsek formájában létezik. A hűtési folyamat során az intermolekuláris hidrogénkötések hatása miatt fokozatosan kialakulnak a spirális fragmensek, ezáltal befejezve a folyamatot az oldatból. A gélbe való áttérés [158]; A hő-indukált gél, amelyet termikus gélnek neveznek, egy makromolekula oldatban, alacsony hőmérsékleten. A fűtési folyamat során háromdimenziós hálózati struktúrát alakítanak ki hidrofób interakción keresztül stb., Ezáltal befejezve a gélesedést [159], 160].

A hidrogélek homopolimer hidrogélekre, kopolimerizált hidrogélekre és áthatoló hálózatos hidrogélekre is feloszthatók különböző hálózati tulajdonságok alapján, mikroszkopikus hidrogélekre és makroszkopikus hidrogélekre különböző gélméretek, valamint biológiailag lebomló tulajdonságok alapján. Különbözően lebontható hidrogélekre és nem lebomló hidrogélekre oszthatók.

1.2.1.2 Természetes polimer hidrogélek alkalmazása

A természetes polimer -hidrogélek jó biokompatibilitás, nagy rugalmasság, bőséges források, környezeti érzékenység, magas víztartás és alacsony toxicitás jellemzői vannak iparban és más területeken használják [142, 161-165].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása az orvosbiológiai rokon területeken. A természetes polimer hidrogélek jó biokompatibilitása, biológiailag lebonthatósága és nincs mérgező mellékhatása, így sebkötésekként használhatók és közvetlenül érintkezhetnek az emberi szövetekkel, amelyek hatékonyan csökkenthetik a mikroorganizmusok invro inváziós invázióját, megakadályozhatják a testfolyadékok elvesztését, és lehetővé teszik az oxigénet, és lehetővé teszik az oxigént. átmenni. Elősegíti a sebgyógyulást; Használható a kontaktlencsék elkészítésére, a kényelmes viselkedés, a jó oxigén -permeabilitás és a szembetegségek kiegészítő kezelésének előnyeivel [166, 167]. A természetes polimerek hasonlóak az élő szövetek szerkezetéhez, és részt vehetnek az emberi test normál metabolizmusában, így az ilyen hidrogélek felhasználhatók szöveti műszaki állványanyagokként, szöveti műszaki porcjavítás stb. alakú és befecskendező állványok. Az előremenő stentek felhasználják a vizet. A gél speciális háromdimenziós hálózati struktúrája lehetővé teszi, hogy bizonyos támogató szerepet játsszon a biológiai szövetekben, miközben specifikus és elegendő növekedési teret biztosít a sejtek számára, és indukálhatja a sejtek növekedését, a differenciálódást és a lebomlást, valamint Az emberi test felszívódása [168]. Az injekciós sztentek a hidrogélek fázisátmeneti viselkedését használják, hogy gyorsan géleket képezzenek egy áramlási oldat állapotban történő injektálás után, amely minimalizálhatja a betegek fájdalmát [169]. Néhány természetes polimer-hidrogél környezeti szempontból érzékeny, tehát széles körben használják gyógyszervezérelt felszabadult anyagként, így a bennük beágyazott gyógyszerek időzített és kvantitatív módon felszabadulhatnak az emberi test előírt részeire, csökkentve a mérgező és az oldalt. A gyógyszerek hatása az emberi testre [170].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása az élelmiszerekkel kapcsolatos területeken. A természetes polimer hidrogélek fontos részét képezik az emberek napi három étkezésének, például néhány desszert, cukorka, húspótló, joghurt és fagylalt. Gyakran használják élelmiszer -adalékanyagként az élelmiszer -árukban, amelyek javíthatják fizikai tulajdonságait és sima ízét adhatják neki. Például, vastagítóként használják levesekben és szószokban, emulgeálószerként a gyümölcslében és felfüggesztőként. A tejitalokban, mint a pudingok és az aspikák géles szerek, mint tisztítószer és hab stabilizátor a sörben, mint a sajt szinerézis-gátlóként, kolbászok kötőanyagként, mint a keményítő retrogradációs gátlóit kenyérben és vajban használják [171-174 ]. Az élelmiszer -adalékanyagok kézikönyve alapján látható, hogy nagyszámú természetes polimer hidrogélet hagynak jóvá élelmiszer -adalékanyagként az élelmiszer -feldolgozáshoz [175]. A természetes polimer hidrogéleket táplálkozási erődítőkként használják az egészségügyi termékek és a funkcionális élelmiszerek, például az étkezési szálak fejlesztésében, a fogyásban lévő termékekben és az ellenállások elleni termékek fejlesztésében [176, 177]; as prebiotics, they are used in colonic Health care products and products for preventing colon cancer [178]; natural polymer hydrogels can be made into edible or degradable coatings or films, which can be used in the field of food packaging materials, such as fruit and vegetable preservation, by coating them on fruits and vegetables On the surface, it can prolong the shelf life gyümölcsök és zöldségek egy része, és a gyümölcsöket és zöldségeket friss és gyengéden tartja; Csomagolóanyagként is használható a kényelmi ételekhez, például kolbászokhoz és fűszerekhez a tisztítás megkönnyítése érdekében [179, 180].

A természetes polimer hidrogélek alkalmazása más területeken. A napi szükségletek szempontjából hozzáadható a krémes bőrápoláshoz vagy a kozmetikumokhoz, amelyek nemcsak megakadályozhatják a terméket a tárolás során kiszáradni, hanem a bőr hidratálását és hidratálását is; Használható az illatok stílusa, hidratálása és lassú felszabadításához a szépség sminkben; Használható napi szükségletekben, például papírtörülközőkben és pelenkákban [181]. A mezőgazdaságban felhasználható az aszály ellen, a palánták védelmére és a munkaerő -intenzitás csökkentésére; A növényi vetőmagok bevonószereként jelentősen növelheti a vetőmag csírázási sebességét; A palántaátültetéshez történő felhasználáskor növelheti a palánták túlélési sebességét; peszticidek, javítják a felhasználást és csökkentik a szennyezést [182, 183]. A környezet szempontjából flokkulánsként és adszorbensként használják a szennyvízkezeléshez, amely gyakran nehézfém -ionokat, aromás vegyületeket és festékeket tartalmaz a vízkészletek védelme és a környezet javítása érdekében [184]. Az iparban dehidratáló szerként, fúrási kenőanyagként, kábelcsomagoló anyagként, tömítőanyagok és hidegtároló szerekként stb. [185] használják.

1.2.2 Hidroxipropil-metil-cellulóz termogél

A cellulóz egy természetes makromolekuláris vegyület, amelyet a legkorábban vizsgáltak, a legközelebbi kapcsolatban áll az emberekkel, és a legelterjedtebb a természetben. Széles körben jelen van a magasabb növényekben, algákban és mikroorganizmusokban [186, 187]. A cellulóz fokozatosan széles körű figyelmet fordított széles forrás, alacsony ár, megújuló, biológiailag lebontható, biztonságos, nem mérgező és jó biokompatibilitás miatt [188].

1.2.2.1. Cellulóz és éterszármazékai

A cellulóz egy lineáris, hosszú láncú polimer, amely D-anhidroglükóz szerkezeti egységek β-1,4 glikozidos kötéseken keresztül történő összekapcsolásával jön létre [189-191]. Oldhatatlan. A molekulalánc mindkét végén egy-egy végcsoport kivételével minden glükózegységben három poláris hidroxilcsoport található, amelyek bizonyos körülmények között nagyszámú intramolekuláris és intermolekuláris hidrogénkötést képezhetnek; a cellulóz pedig policiklusos szerkezet, a molekulalánc pedig félmerev. Lánc, nagy kristályosság, rendkívül szabályos szerkezetű, így a nagyfokú polimerizáció, a jó molekulaorientáció és a kémiai stabilitás jellemzői [83, 187]. Mivel a cellulózlánc nagyszámú hidroxilcsoportot tartalmaz, kémiailag módosítható különféle módszerekkel, például észterezéssel, oxidációval és éterezéssel, hogy kiváló alkalmazási tulajdonságokkal rendelkező cellulózszármazékokat kapjunk [192, 193].

Cellulose derivatives are one of the earliest researched and produced products in the field of polymer chemistry. They are polymer fine chemical materials with a wide range of uses, which are chemically modified from natural polymer cellulose. Közülük a cellulóz -étereket széles körben használják. Ez az ipari alkalmazások egyik legfontosabb kémiai alapanyaga [194].

A cellulóz-étereknek számos fajtája létezik, amelyek általában mindegyiknek megvannak a maga egyedi és kiváló tulajdonságai, és széles körben alkalmazzák számos területen, például élelmiszerekben és gyógyászatban [195]. Az MC a legegyszerűbb cellulóz -éter a metilcsoporttal. A szubsztitúciós fok növekedésével felváltva oldható híg lúgos oldatban, vízben, alkoholban és aromás szénhidrogén oldószerben, egyedülálló hőgél tulajdonságokat mutatva. [196]. A CMC egy anionos cellulóz-éter, amelyet természetes cellulózból nyernek lúgosítással és savanyítással.

Ez a legszélesebb körben használt és használt cellulóz-éter, amely vízben oldódik [197]. A HPC, a cellulóz lúgosításával és éteresítésével nyert hidroxi-alkil-cellulóz-éter, jó hőre lágyuló képességgel és termikus gél tulajdonságokkal is rendelkezik, gélhőmérsékletét pedig jelentősen befolyásolja a hidroxipropil-szubsztitúció mértéke [198]. A HPMC, egy fontos vegyes éter, szintén termikus gél tulajdonságokkal rendelkezik, és géltulajdonságai a két szubsztituenshez és azok arányaihoz kapcsolódnak [199].

1.2.2.2 Hidroxipropil-metil-cellulóz szerkezete

A hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), a molekuláris szerkezetet az 1-3. Ábra mutatja, egy tipikus, nemionos vízben oldódó cellulóz-vegyes éter. A metil-klorid és propilén-oxid éterezési reakcióját végrehajtva [200,201]-t kapunk, és a kémiai reakcióegyenlet az 1-4. ábrán látható.

Vannak hidroxi-propoxi (-[OCH2CH (CH3)] N OH), metoxi (-OC3) és nem reagált hidroxilcsoportok a HPMC szerkezeti egységén egyidejűleg, és teljesítménye a különféle csoportok közös hatásainak tükrözése. [202]. A két szubsztituens közötti arányt a két éteresítőszer tömegessége, a nátrium -hidroxid koncentrációja és tömege, valamint az éteresítő szerek tömegessége a cellulóz egység tömege alapján [203]. A hidroxi -propoxi egy aktív csoport, amely tovább alkilezhető és hidroxi -alkilezhető; Ez a csoport egy hidrofil csoport, hosszú láncú lánccal, amely bizonyos szerepet játszik a lánc belsejében. Methoxy is an end-capping group, which leads to the inactivation of this reaction site after the reaction; Ez a csoport hidrofób csoport, és viszonylag rövid felépítésű [204, 205]. A nem reagált és újonnan bevezetett hidroxilcsoportok továbbra is helyettesíthetők, ami meglehetősen összetett végső kémiai szerkezetet eredményez, és a HPMC tulajdonságai egy bizonyos tartományon belül változnak. For HPMC, a small amount of substitution can make its physicochemical properties quite different [206], for example, the physicochemical properties of high methoxy and low hydroxypropyl HPMC are close to MC; A HPMC teljesítménye közel áll a HPC teljesítményéhez.

1.2.2.3 A hidroxi-propil-metil-cellulóz tulajdonságai

(1) A HPMC hőgélezhetősége

A HPMC lánc egyedi hidratációs-dehidrációs tulajdonságokkal rendelkezik, a hidrofób-metil- és hidrofil-hidroxi-propilcsoportok bevezetése miatt. Fűtéskor fokozatosan gélesedési átalakításon megy keresztül, és hűtés után visszatér a megoldás állapotába. Vagyis termikusan indukált gél tulajdonságokkal rendelkezik, és a gélési jelenség reverzibilis, de nem azonos folyamat.

A HPMC gélesedési mechanizmusát illetően széles körben elfogadott, hogy alacsonyabb hőmérsékleten (a gélesedési hőmérséklet alatt) az oldatban lévő HPMC és a poláris vízmolekulák hidrogénkötésekkel kötődnek egymáshoz, így úgynevezett „madárkalitka”-szerű szupramolekuláris szerkezet jön létre. Van néhány egyszerű összefonódás a hidratált HPMC molekuláris láncai között, ettől eltekintve, kevés más interakció is van. Amikor a hőmérséklet emelkedik, a HPMC először energiát vesz fel, hogy megszakítsa a vízmolekulák és a HPMC molekulák közötti intermolekuláris hidrogénkötéseket, tönkretéve a ketrecszerű molekulaszerkezetet, fokozatosan elveszíti a megkötött vizet a molekulaláncon, és feltárja a hidroxipropil- és metoxicsoportokat. Ahogy a hőmérséklet tovább növekszik (a gél hőmérsékletének eléréséhez), a HPMC molekulák fokozatosan háromdimenziós hálózati struktúrát alkotnak a hidrofób asszociáció révén, végül HPMC gélek képződnek [160, 207, 208].

A szervetlen sók hozzáadása némi hatással van a HPMC gélhőmérsékletére, némelyik csökkenti a gélhőmérsékletet a jelenség sózásának következtében, mások pedig növelik a gélhőmérsékletet a só oldódási jelenség miatt [209]. Sók, például NaCl hozzáadásával a kisózás jelensége lép fel, és a HPMC gélhőmérséklete csökken [210, 211]. Miután sókat adnak a HPMC-hez, a vízmolekulák hajlamosabbak a sóionokkal egyesülni, így a vízmolekulák és a HPMC közötti hidrogénkötés megsemmisül, a HPMC-molekulák körüli vízréteg elfogy, és a HPMC-molekulák gyorsan felszabadulhatnak. hidrofóbitás. Asszociáció, a gélképződés hőmérséklete fokozatosan csökken. Éppen ellenkezőleg, amikor sókat, például NaSCN-t adunk hozzá, a sóoldódás jelensége lép fel, és a HPMC gélhőmérséklete megemelkedik [212]. Az anionok gélhőmérsékletre gyakorolt ​​csökkenő hatásának sorrendje: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN− , a kationok sorrendje a gél hőmérsékletén. A gél hőmérsékletének növekedése: li+> na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].

Ha néhány szerves kis molekulát, például hidroxilcsoportot tartalmazó monohidrikus alkoholokat adnak hozzá, a gélhőmérséklet növekszik az adagolás mennyiségének növekedésével, a maximális értéket mutatja, majd csökken, amíg a fázis elválasztása meg nem történik [214, 215]. This is mainly due to its small molecular weight, which is comparable to that of water molecules in order of magnitude, and can achieve molecular-level miscibility after compounding.

(2) A HPMC oldhatósága

HPMC has hot water insoluble and cold-water soluble properties similar to MC, but can be divided into cold dispersion type and hot dispersion type according to different water solubility [203]. A hidegen diszpergált HPMC gyorsan eloszlik a vízben hideg vízben, és viszkozitása egy idő elteltével növekszik, és valóban feloldódik a vízben; A hőcsökkentő HPMC éppen ellenkezőleg, agglomerációt mutat, amikor alacsonyabb hőmérsékleten vizet ad, de ezt nehezebb hozzáadni. In high-temperature water, HPMC can be quickly dispersed, and the viscosity increases after the temperature decreases, becoming a real HPMC aqueous solution. A HPMC vízben történő oldhatósága a metoxicsoportok tartalmához kapcsolódik, amelyek oldhatatlanok a 85 ° C feletti forró vízben, 65 ° C és 60 ° C felett, magasról alacsonyra. Általánosságban elmondható, hogy a HPMC nem oldódik szerves oldószerekben, például acetonban és kloroformban, de etanol vizes oldatban és vegyes szerves oldatokban oldódik.

(3) A HPMC sótoleranciája

A HPMC nemionos jellege miatt nem képes ionizálni a vízben, így nem reagál a fémionokkal, hogy csapadékba kerüljön. A só hozzáadása azonban befolyásolja azt a hőmérsékletet, amelyen a HPMC gél képződik. Amikor a sókoncentráció növekszik, a HPMC gélhőmérséklete csökken; Ha a sókoncentráció alacsonyabb, mint a flokkulációs pont, akkor a HPMC oldat viszkozitása növelhető, tehát az alkalmazás során a megvastagodás célját megfelelő mennyiségű só hozzáadásával lehet elérni [210, 216].

(4) A HPMC sav- és lúgállósága

Általánosságban elmondható, hogy a HPMC erős sav-bázis stabilitást mutat, és a pH nem befolyásolja a pH 2-12-nél. A HPMC egy bizonyos fokú híg sav elleni rezisztenciát mutat, de azt mutatja, hogy a viszkozitás csökken a koncentrált sav esetében; alkalis have little effect on it, but can slightly increase and then slowly decrease the solution viscosity [217, 218].

(5) A HPMC viszkozitását befolyásoló tényező

A HPMC pszeudoplasztikus, oldata szobahőmérsékleten stabil, viszkozitását a molekulatömeg, a koncentráció és a hőmérséklet befolyásolja. Ugyanazon koncentráció mellett minél nagyobb a HPMC molekulatömege, annál nagyobb a viszkozitása; azonos molekulatömegű termék esetén minél nagyobb a HPMC-koncentráció, annál nagyobb a viszkozitás; a HPMC termék viszkozitása a hőmérséklet emelkedésével csökken, és eléri a gélképződés hőmérsékletét, miközben a gélesedés következtében hirtelen megnő a viszkozitás [9, 219, 220].

(6) A HPMC egyéb tulajdonságai

A HPMC erős ellenállást mutat az enzimekkel szemben, és az enzimekkel szembeni rezisztenciája a szubsztitúciós mértékben növekszik. Ezért a termék stabilabb minőségű a tárolás során, mint más cukortermékek [189, 212]. A HPMC bizonyos emulgeáló tulajdonságokkal rendelkezik. A hidrofób metoxi -csoportok adszorbeálhatók az olajfázis felületén az emulzióban, hogy vastag adszorpciós réteget képezzenek, amely védőrétegként működhet; A vízben oldódó hidroxilcsoportok kombinálhatók a vízzel a folyamatos fázis javítása érdekében. A viszkozitás, gátolja a diszpergált fázis összeillesztését, csökkenti a felületi feszültséget és stabilizálja az emulziót [221]. A HPMC keverhető vízben oldódó polimerekkel, például zselatinnal, metil-cellulózzal, sáskabab-gumival, karrageenánnal és gumi-arabokkal, hogy egyenletes és átlátszó oldatot képezzen, és összekeverhető lágyítókkal, például glicerinnel és polietilén-glikollal is. [200, 201, 214].

1.2.2.4 A hidroxi-propil-metil-cellulóz alkalmazása során felmerülő problémák

Először is, a magas ár korlátozza a HPMC széles körű alkalmazását. Bár a HPMC filmnek jó átláthatósága van, a zsírgát tulajdonságai és a mechanikai tulajdonságok. A magas ár (kb. 100 000/tonna) azonban korlátozza széles körű alkalmazását, még magasabb értékű gyógyszerészeti alkalmazásokban, például kapszulákban is. The reason why HPMC is so expensive is firstly because the raw material cellulose used to prepare HPMC is relatively expensive. Ezenkívül két szubsztituens csoportot, a hidroxi -propilcsoportot és a metoxi -csoportot egyszerre oltják be a HPMC -n, ami nagyon megnehezíti az előkészítési folyamatát. Komplex, tehát a HPMC termékek drágábbak.

Másodszor, a HPMC alacsony viszkozitásának és alacsony gél erősségének tulajdonságai alacsony hőmérsékleten csökkentik annak feldolgozását különböző alkalmazásokban. A HPMC egy termikus gél, amely alacsony hőmérsékleten nagyon alacsony viszkozitású oldat állapotban létezik, és magas hőmérsékleten viszkózus szilárdszerű gélt képezhet, így a feldolgozási folyamatokat, például a bevonatot, a permetezést és a merítést magas hőmérsékleten kell elvégezni . Ellenkező esetben a megoldás könnyen leereszkedik, ami nem egységes filmanyag képződését eredményezi, ami befolyásolja a termék minőségét és teljesítményét. Az ilyen magas hőmérsékleti működés növeli a nehézségi együtthatót, ami magas termelési energiafogyasztást és magas termelési költségeket eredményez.

1.2.3 Hidroxi -propil -keményítő hideg gél

A keményítő egy természetes polimer vegyület, amelyet a természetes környezetben lévő növények fotoszintézisével szintetizál. Konstruáló poliszacharidjait általában a növények magjain és gumóin tárolják, granulátumok formájában, fehérjékkel, rostokkal, olajokkal, cukrokkal és ásványi anyagokkal együtt. vagy a gyökérben [222]. A keményítő nemcsak az emberek számára az energiafelhasználás fő forrása, hanem egy fontos ipari alapanyag is. Széles körű, alacsony árú, zöld, természetes és megújítható, széles körben használják az élelmiszerekben és az orvostudományban, az erjedésben, a papírgyártásban, a textil- és a kőolajiparban [223].

1.2.3.1 Keményítő és származékai

A keményítő egy természetes magas polimer, amelynek szerkezeti egysége α-D-anhidroglukóz egység. A különböző egységeket glikozidkötések kötik össze, és molekuláris képlete (C6H10O5) n. A keményítő-granulátumban a molekuláris lánc egy részét α-1,4 glikozidkötések kötik össze, amely lineáris amilóz; A molekuláris lánc másik részét α-1,6 glikozidkötések kötik össze ezen alapon, amely elágazó amilopektin [224]. A keményítő granulátumokban vannak kristályos régiók, amelyekben a molekulák rendezett elrendezésben vannak elrendezve, és amorf régiókban vannak elrendezve, amelyekben a molekulák rendezetlenek. alkatrész -összetétel. Nincs egyértelmű határ a kristályos és az amorf régió között, és az amilopektin molekulák több kristályos régión és amorf régión átjuthatnak. A keményítőszintézis természetes jellege alapján a keményítő poliszacharid -szerkezete növényfajok és forráshelyek között változik [225].

Noha a keményítő széles forrása és megújuló tulajdonságai miatt az ipari termelés egyik fontos alapanyagává vált, a natív keményítő általában hátrányaival rendelkezik, mint például a rossz vízoldhatóság és a filmképző tulajdonságok, az alacsony emulgeáló és gérlési képességek, valamint a nem megfelelő stabilitás. To expand its application range, starch is usually physicochemically modified to adapt it to different application requirements [38, 114]. A keményítőmolekulákban három szabad hidroxilcsoport van mindegyik glükózszerkezeti egységnél. Ezek a hidroxilcsoportok nagyon aktívak és keményítővel rendelkeznek, és a poliolokhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetőséget adnak a keményítő denaturációs reakciójára.

After modification, some properties of native starch have been improved to a large extent, overcoming the use defects of native starch, so modified starch plays a pivotal role in the current industry [226]. Az oxidált keményítő az egyik legszélesebb körben alkalmazott módosított keményítő, viszonylag érett technológiával. Compared with native starch, oxidized starch is easier to gelatinize. A magas tapadás előnyei. Az észterezett keményítő egy keményítőszármazék, amelyet a keményítőmolekulákban hidroxilcsoportok észterezésével alakítanak ki. A nagyon alacsony szintű helyettesítés jelentősen megváltoztathatja a natív keményítő tulajdonságait. A keményítőpaszta átláthatósági és filmképző tulajdonságai nyilvánvalóan javulnak. Az éteres keményítő a hidroxilcsoportok éterező reakciója a keményítőmolekulákban, hogy polistarch -éter előállítsa, és retrogradációja gyengül. Az erős lúgos körülmények között, amelyek szerint az oxidált keményítő és az észterezett keményítő nem használható, az éterkötés szintén viszonylag stabil maradhat. hajlamos a hidrolízisre. A savval módosított keményítőt a keményítőt savval kezelik, hogy növeljék az amilóztartalmat, ami fokozott retrogradációt és keményítőpasztát eredményez. Ez viszonylag átlátszó és szilárd gélt képez a hűtéskor [114].

1.2.3.2 Hidroxipropil-keményítő szerkezete

A hidroxi-propil-keményítő (HPS), amelynek molekuláris szerkezetét az 1-4. Ábra mutatja, egy nem-ion-keményítő-éter, amelyet a propilén-oxid éterikus reakciója révén készítenek lúgos körülmények között [223, 227, 228], és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak, és annak annak előállítása. A kémiai reakció egyenletét az 1-6. Ábra mutatja.

A HPS szintézisében a keményítővel való reagálás mellett hidroxi -propil -keményítő előállításához a propilén -oxid reagálhat a generált hidroxi -propil -keményítővel, hogy polioxi -propil oldalláncokat hozzon létre. helyettesítési fok. A szubsztitúciós fok (DS) a szubsztituált hidroxilcsoportok átlagos számára utal glükozilcsoportonként. A keményítő glükozilcsoportjai többsége 3 hidroxilcsoportot tartalmaz, amelyek kicserélhetők, tehát a maximális DS 3. A szubsztitúció moláris foka (MS) a glükozilcsoport mólonkénti szubsztituensek átlagos tömegére vonatkozik [223, 229]. A hidroxi -propilációs reakció, a keményítő granulátum morfológiája és az amilóz és az amilopektin aránya a natív keményítőben mind befolyásolja az MS méretét.

1.2.3.3 A hidroxipropil-keményítő tulajdonságai

(1) A HPS hideg gélesedése

A Hot HPS keményítőpaszta, különösen a magas amilóztartalommal rendelkező rendszer számára a hűtési folyamat során a keményítőpaszta amilóz molekuláris láncai összekapcsolódnak egymással, hogy háromdimenziós hálózati struktúrát képezzenek, és nyilvánvaló szilárdszerű viselkedést mutatnak. Elasztomerré válik, gélt képez, és a melegítés után visszatérhet a megoldás állapotába, vagyis hideg gél tulajdonságokkal rendelkezik, és ennek a gél jelenségnek reverzibilis tulajdonságai vannak [228].

The gelatinized amylose is continuously coiled to form a coaxial single helical structure. The outside of these single helical structures is a hydrophilic group, and the inside is a hydrophobic cavity. At high temperature, HPS exists in aqueous solution as random coils from which some single helical segments stretch out. A hőmérséklet leengedésekor a HPS és a víz közötti hidrogénkötések megszakadnak, a szerkezeti víz elveszik, és a molekuláris láncok közötti hidrogénkötések folyamatosan képződnek, végül háromdimenziós hálózati gélszerkezetet képeznek. A keményítő gélhálózatának töltési fázisa a maradék keményítő granulátumok vagy fragmentumok a zselatinizálás után, és néhány amilopektin összefonódása szintén hozzájárul a gél képződéséhez [230-232].

(2) A HP -k hidrofilitása

A hidrofil hidroxi -propilcsoportok bevezetése gyengíti a keményítőmolekulák közötti hidrogénkötések szilárdságát, elősegíti a keményítőmolekulák vagy szegmensek mozgását, és csökkenti a keményítő mikrokristályok olvadási hőmérsékletét; A keményítő -granulátumok szerkezete megváltozik, és a keményítő granulátumok felülete durva, amikor növekszik a hőmérséklet, néhány repedés vagy lyuk megjelenik, így a vízmolekulák könnyen beléphetnek a keményítő granulátumok belsejébe, megkönnyítve a keményítő duzzanatát és a zselatinizálódást, Tehát a keményítő zselatinizációs hőmérséklete csökken. Ahogy a szubsztitúciós mértéke növekszik, a hidroxi -propil -keményítő zselatinizációs hőmérséklete csökken, és végül hideg vízben duzzadhat. A hidroxi-propilezés után javultak a keményítőpaszták áramlási képessége, alacsony hőmérsékleti stabilitása, átláthatósága, oldhatósága és filmképző tulajdonságai [233–235].

(3) A HPS stabilitása

A HPS egy nemionos keményítő-éter, nagy stabilitással. During chemical reactions such as hydrolysis, oxidation, and cross-linking, the ether bond will not be broken and the substituents will not fall off. Therefore, the properties of HPS are relatively less affected by electrolytes and pH, ensuring that it can be used in a wide range of acid-base pH [236-238].

1.2.3.4 A HPS alkalmazása az élelmiszer és az orvostudomány területén

A HPS nem mérgező és íztelen, jó emésztési teljesítménygel és viszonylag alacsony hidrolizát viszkozitással. Biztonságos ehető, módosított keményítőnek ismeri el otthon és külföldön. Már az 1950 -es években az Egyesült Államok jóváhagyta a hidroxi -propil -keményítőt az élelmiszerek közvetlen felhasználására [223, 229, 238]. HPS is a modified starch widely used in the food field, mainly used as a thickening agent, suspending agent and stabilizer.

A HPS-t az orvostudományban általánosan használják töltőanyagként, gyógynövények kötőanyagaként, tabletták szétesését elősegítő anyagokként, gyógyszerészeti lágy- és keménykapszulák anyagaként, gyógyszerbevonatként, mesterséges vörösvértestek kondenzáció-gátló anyagaként és plazmasűrítőként stb. [239] .

1.3 Polimer keverék

A polimer anyagokat széles körben használják az élet minden területén, és nélkülözhetetlen és fontos anyagok. A tudomány és a technológia folyamatos fejlődése egyre változatosabbá teszi az emberek igényeit, és az egykomponensű polimer anyagok általában nehezen tudnak megfelelni az emberi lények változatos alkalmazási követelményeinek. Két vagy több polimer kombinálása a leggazdaságosabb és leghatékonyabb módszer alacsony árú, kiváló teljesítményű, kényelmes feldolgozhatóságú és széleskörű felhasználású polimer anyagok előállítására, amely sok kutató figyelmét felkeltette, és egyre nagyobb figyelmet szentelnek [240-242] .

1.3.1 A polimer összetételének célja és módszere

A polimer kompaundálás fő célja: (l) Az anyagok átfogó tulajdonságainak optimalizálása. Különböző polimereket kevernek össze, így a végső vegyület megőrzi egyetlen makromolekula kiváló tulajdonságait, tanul egymás erősségeiből és kiegészíti annak gyengeségeit, valamint optimalizálja a polimer anyagok átfogó tulajdonságait. (2) Csökkentse az anyagköltségeket. Egyes polimer anyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, de drágák. Ezért a költségek csökkentése érdekében a felhasználás befolyásolása nélkül keverhetők más olcsó polimerekkel. (3) Javítsa az anyagfeldolgozási tulajdonságokat. Egyes anyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, de nehezen feldolgozhatók, és megfelelő más polimerek is hozzáadhatók a feldolgozási tulajdonságaik javításához. (4) Az anyag bizonyos tulajdonságainak megerősítése. Az anyag teljesítményének egy adott vonatkozásban történő javítása érdekében egy másik polimert alkalmaznak annak módosítására. (5) Az anyagok új funkcióinak fejlesztése.

Általános polimer összetett módszerek: (L) Olvadáscsomagolás. Az összetett berendezés nyírási hatása alatt a különféle polimereket a viszkózus áramlási hőmérséklet fölé melegítik az összetételhez, majd az összetétel után lehűtik és granulálják. (2) Megoldás rekonstritúciója. A két összetevőt keverjük és keverjük egy közös oldószer alkalmazásával, vagy az oldott különféle polimer oldatokat egyenletesen keverjük, majd az oldószert eltávolítják, hogy polimer vegyületet kapjunk. (3) Emulziós összetétel. Keverés és ugyanazon emulgeáló típusú különféle polimer emulziók keverése után koagulánsot adunk hozzá a polimer együttes kipróbálásához, hogy polimer vegyületet kapjanak. (4) Kopolimerizáció és összetétel. Beleértve a graft kopolimerizációt, a blokk -kopolimerizációt és a reaktív kopolimerizációt is, az összetételi eljárást kémiai reakció kíséri. (5) Inter átjáró hálózat [10].

1.3.2 A természetes poliszacharidok összetétele

A természetes poliszacharidok a természetben a polimer anyagok általános osztálya, amelyek általában kémiailag módosítottak, és különféle kiváló tulajdonságokat mutatnak. Azonban az egyes poliszacharid anyagok gyakran rendelkeznek bizonyos teljesítménykorlátozásokkal, így gyakran különféle poliszacharidokat adnak össze, hogy elérjék az egyes komponensek teljesítmény -előnyeinek kiegészítését és az alkalmazási kör kibővítését. Már az 1980 -as években a különböző természetes poliszacharidok összetételének kutatása jelentősen megnőtt [243]. A természetes poliszacharid-összetett rendszer otthoni és külföldön történő kutatása elsősorban a Curdlan és a nem Curdlan összetett rendszerére, valamint a kétféle nem-görddeszkarid összetett rendszerére összpontosít.

1.3.2.1 A természetes poliszacharid hidrogélek osztályozása

A természetes poliszacharidok gélképző képességük szerint curdlánra és nem curdlánra oszthatók. Egyes poliszacharidok önmagukban is géleket képezhetnek, ezért curdlánnak nevezik őket, például a karragént stb.; mások önmagukban nem rendelkeznek zselésítő tulajdonságokkal, és nem túrós poliszacharidoknak nevezik őket, mint például a xantángumi.

A hidrogéleket úgy állíthatjuk elő, hogy a természetes curdlánt vizes oldatban feloldjuk. A kapott gél hőreveríthetősége és a modulus hőmérsékleti függése alapján fel lehet osztani a következő négy különféle típusra [244]:

(1) A kriogel, poliszacharid oldat csak alacsony hőmérsékleten nyerhető gélt, például karragént.

(2) A termikusan indukált gél, a poliszacharid -oldat csak magas hőmérsékleten, például glükomannánon kaphat gélt.

(3) A poliszacharid oldat nemcsak alacsonyabb hőmérsékleten képes gélt kapni, hanem magasabb hőmérsékleten is, de közbenső hőmérsékleten oldat állapotot mutat.

(4) Az oldat csak egy bizonyos hőmérsékleten kaphat gélt. A különböző természetes átjárónak megvan a maga kritikus (minimális) koncentrációja, amely felett gél. A gél kritikus koncentrációja a poliszacharid molekuláris lánc folyamatos hosszához kapcsolódik; 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 Curdlan és non-curdlan összetett rendszere

A nem kurdlan és a curdlan összetétele általában javítja a poliszacharidok gél szilárdságát [246]. A Konjac Gum és a Carrageenan összetétele javítja a kompozit gélhálózat szerkezetének stabilitását és gél rugalmasságát, és jelentősen javítja gél erősségét. Wei Yu et al. Összetett karrageenánt és Konjac gumit, és az összetétel után megvitatták a gélszerkezetet. A tanulmány megállapította, hogy a karragénán és a Konjac Gum összeállítását követően szinergetikus hatást hoztak létre, és a karragénán dominált hálózati struktúrát alakították ki, a Konjac Gum diszpergálódik benne, és gélhálózatának sűrűbb, mint a tiszta karrageenáné [247]. Kohyama et al. tanulmányozta a karragén/konjac gumi összetett rendszerét, és az eredmények azt mutatták, hogy a Konjac Gum molekulatömegének folyamatos növekedésével a kompozit gél repedési stressze tovább növekedett; A különböző molekulatömegű Konjac Gum hasonló gélképződést mutatott. hőmérséklet. Ebben az összetett rendszerben a gélhálózat kialakulását a karrageenan végzi, és a két gördülési molekula közötti kölcsönhatás gyenge térhálósodott régiók képződését eredményezi [248]. Nishinari et al. Tanulmányozta a Gellan Gum/Konjac Gum Compound rendszert, és az eredmények azt mutatták, hogy a monovalens kationok hatása az összetett gélre jobban kiejtett. Növeli a rendszer modulust és a gélképződést. A kétértékű kationok bizonyos mértékben elősegíthetik a kompozit gélek képződését, de a túlzott mennyiségek fázis elválasztást okoznak és csökkentik a rendszer modulusát [246]. Breneer et al. Tanulmányozta a karrageenán, a sáska bab gumi és a Konjac gumi összetételét, és megállapította, hogy a karrageenán, a locust bab gumi és a konjac gumi szinergetikus hatásokat eredményezhetnek, és az optimális arány a Locust Bean Gum/Carrageenan 1: 5.5, Konjac Gum/Carrageenan 1: 7: 7: 7: 7: 7: 7: 7: 7 , és amikor a hármat össze vannak alakítva, a szinergetikus hatás megegyezik a karrageenan/Konjac gumijával, jelezve, hogy a háromnak nincs különösebb összetétele. interakció [249].

1.3.2.2 Két nem curdlán vegyület rendszer

Két természetes poliszacharid, amelyek nem rendelkeznek gél tulajdonságokkal, összekeverés útján gél tulajdonságokat mutathatnak, ami géltermékeket eredményez [250]. A Locust Bean Gum és a Xanthan Gum kombinálása szinergetikus hatást eredményez, amely új gélek képződését indukálja [251]. Új gélterméket is beszerezhetünk a Xanthan Gum hozzáadásával a Konjac Glucomannanhoz az összetételhez [252]. Wei Yanxia et al. tanulmányozta a sáskabab és a xantán gumi komplexének reológiai tulajdonságait. Az eredmények azt mutatják, hogy a Locust Bean Gum és a Xanthan Gum vegyülete szinergetikus hatást eredményez. Ha az összetett térfogatarány 4: 6, akkor a legerősebb szinergetikus hatás [253]. Fitzsimons et al. Összetett Konjac Glucomannan Xanthan gumival szobahőmérsékleten és fűtés alatt. Az eredmények azt mutatták, hogy az összes vegyület gél tulajdonságokkal rendelkezik, tükrözve a kettő közötti szinergetikus hatást. The compounding temperature and the structural state of xanthan gum did not affect the interaction between the two [254]. Guo Shoujun és mások megvizsgálták a sertés ürülékbab és a Xanthan Gum eredeti keverékét, és az eredmények azt mutatták, hogy a sertésfürdőkbab és a Xanthan Gum erős szinergikus hatással van. A sertés ürülékbab és a Xanthan gumi vegyület ragasztójának optimális összetételi aránya 6/4 (tömeg/tömeg). It is 102 times that of the single solution of soybean gum, and the gel is formed when the concentration of the compound gum reaches 0.4%. Az összetett ragasztó nagy viszkozitással, jó stabilitással és reológiai tulajdonságokkal rendelkezik, és kiváló élelmiszer-ínyek [255].

1.3.3 A polimer kompozitok kompatibilitása

A kompatibilitás termodinamikai szempontból a molekuláris szintű kompatibilitás elérését jelenti, más néven kölcsönös oldhatóságot. A Flory-Huggins modellelmélet szerint a polimer vegyületrendszer szabadenergia-változása a kompaundálási folyamat során megfelel a Gibbs-féle szabadenergia képletnek:

△���= △���—T△ S (1-1)

Köztük △���a komplex szabad energia, △���az összetett hő, az összetett entrópia; az abszolút hőmérséklet; a komplex rendszer csak akkor kompatibilis rendszer, ha a szabad energia változik △���a komplex folyamat során [256].

A megegyezés fogalma abból a tényből fakad, hogy nagyon kevés rendszer képes elérni a termodinamikai kompatibilitást. Az elengedhetetlenség arra utal, hogy a különböző komponensek homogén komplexek kialakulására képesek, és az általánosan használt kritérium az, hogy a komplexek egyetlen üveg átmeneti pontot mutatnak.

A termodinamikai kompatibilitástól eltérően az általánosított kompatibilitás a vegyületrendszer egyes komponenseinek egymáshoz való alkalmazkodási képességére utal, ami gyakorlati szempontból javasolt [257].

Az általánosított kompatibilitás alapján a polimer összetett rendszerek teljesen kompatibilis, részben kompatibilis és teljesen összeegyeztethetetlen rendszerekre oszthatók. A teljesen kompatibilis rendszer azt jelenti, hogy a vegyület molekuláris szinten termodinamikailag elegyedik; a partially compatible system means that the compound is compatible within a certain temperature or composition range; a completely incompatible system means that the compound is Molecular-level miscibility cannot be achieved at any temperature or composition.

Bizonyos szerkezeti különbségek és a különféle polimerek közötti konformációs entrópia miatt a legtöbb polimer komplex rendszer részben kompatibilis vagy összeegyeztethetetlen [11, 12]. Az összetett rendszer fázis elválasztásától és a keverés szintjétől függően a részben kompatibilis rendszer kompatibilitása szintén jelentősen változik [11]. A polimer kompozitok makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak belső mikroszkopikus morfológiájukhoz, valamint az egyes komponensek fizikai és kémiai tulajdonságaihoz. 240], tehát nagy jelentőséggel bír az összetett rendszer mikroszkopikus morfológiájának és kompatibilitásának tanulmányozása.

Kutatási és jellemzési módszerek a bináris vegyületek kompatibilitására:

(1) Üvegátmeneti hőmérséklet t���összehasonlítási módszer. Összehasonlítva a t���a vegyületnek a T -vel���összetevőiből, ha csak egy T���megjelenik a vegyületben, a vegyületrendszer kompatibilis rendszer; ha két T���, és a kettő t���A vegyület helyzete a két csoportban található, a t pontok közepén���azt jelzi, hogy a vegyületrendszer részben kompatibilis rendszer; ha két T���, és a két T komponens helyén helyezkednek el���, azt jelzi, hogy az összetett rendszer inkompatibilis rendszer.

T���Az összehasonlító módszerben gyakran használt vizsgálóeszközök a dinamikus termomechanikus analizátor (DMA) és a differenciális pásztázó kaloriméter (DSC). Ezzel a módszerrel gyorsan meg lehet ítélni a vegyületrendszer kompatibilitását, de ha a T���a két komponens közül hasonló, egyetlen T���

(2) Morfológiai megfigyelési módszer. Először figyelje meg a vegyület makroszkopikus morfológiáját. Ha a vegyületnek nyilvánvaló fázis elválasztása van, akkor előre megítélhető, hogy az összetett rendszer összeegyeztethetetlen rendszer. Másodszor, a vegyület mikroszkopikus morfológiáját és fázisszerkezetét mikroszkóppal figyeljük meg. The two components that are completely compatible will form a homogeneous state. Ezért a jó kompatibilitással rendelkező vegyület megfigyelheti az egyenletes fáziseloszlást és a kis diszpergált fázisú részecskeméretet. és homályos interfész.

A topográfiai megfigyelési módszerben gyakran használt vizsgálóeszközök az optikai mikroszkóp és a pásztázó elektronmikroszkóp (SEM). A topográfiai megfigyelési módszer más jellemzési módszerekkel kombinálva kiegészítő módszerként használható.

(3) Átláthatósági módszer. Egy részlegesen kompatibilis vegyületrendszerben a két komponens kompatibilis lehet egy bizonyos hőmérsékleti és összetételi tartományon belül, és a fázisszétválás ezen a tartományon túl történik. A vegyületrendszer homogén rendszerből kétfázisúvá történő átalakulása során fényáteresztő képessége megváltozik, így kompatibilitása a vegyület átlátszóságának vizsgálatával vizsgálható.

Ez a módszer csak segédmódszerként használható, mert ha a két polimer törésmutatója megegyezik, akkor a két inkompatibilis polimer összekeverésével kapott vegyület is átlátszó.

(4) Reológiai módszer. Ennél a módszernél a vegyület viszkoelasztikus paramétereinek hirtelen változását használjuk a fázisszétválás előjeleként, például a viszkozitás-hőmérséklet görbe hirtelen megváltozásával jelöljük a fázisszétválást, illetve a látszólagos hirtelen változást. A nyírófeszültség-hőmérséklet görbét a fázisszétválás jeleként használják. Az összetett rendszer fázis elválasztása nélküli összetétel után jó kompatibilitással rendelkezik, és a fázis elválasztásban szenvedők nem kompatibilisek vagy részben kompatibilis rendszerek [258].

(5) Han görbe módszere. Han görbeje LG���'(���) lg G”, ha a vegyületrendszer Han-görbéjének nincs hőmérsékletfüggése, és a Han-görbe különböző hőmérsékleteken főgörbét alkot, akkor a vegyületrendszer kompatibilis; ha a vegyületrendszer kompatibilis A Han-görbe hőmérsékletfüggő. Ha a Han-görbe különböző hőmérsékleteken elválik egymástól, és nem tud főgörbét alkotni, akkor az összetett rendszer inkompatibilis vagy részben kompatibilis. Ezért a vegyületrendszer kompatibilitása a Han-görbe elválasztása alapján ítélhető meg.

(6) Az oldat viszkozitásának módszere. Ez a módszer az oldat viszkozitásának változását használja a vegyületrendszer kompatibilitásának jellemzésére. Különböző oldatkoncentrációk esetén a vegyület viszkozitását a készítmény függvényében ábrázoljuk. Ha lineáris összefüggésről van szó, az azt jelenti, hogy az összetett rendszer teljesen kompatibilis; if it is a nonlinear relationship, it means that the compound system is partially compatible; if it is an S-shaped curve, then it shows that the compound system is completely incompatible [10].

(7) Infravörös spektroszkópia. A két polimer összekeverése után, ha a kompatibilitás jó, kölcsönhatások lépnek fel, mint például hidrogénkötések, és a polimerlánc egyes csoportjainak infravörös spektrumán a karakterisztikus csoportok sávhelyzetei eltolódnak. A komplex és az egyes komponensek jellemző csoportsávjainak eltolása megítélheti a komplex rendszer kompatibilitását.

Ezenkívül a komplexek kompatibilitását termogravimetrikus analizátorokkal, röntgendiffrakcióval, kis szögű röntgen szórással, fényszórással, neutron elektron szórással, nukleáris mágneses rezonanciával és ultrahangos technikákkal is megvizsgálhatjuk [10].

1.3.4 A hidroxi-propil-metil-cellulóz/hidroxi-propil-keményítő keverékének kutatása

1.3.4.1 Hidroxi-propil-metil-cellulóz és egyéb anyagok keverése

A HPMC és más anyagok vegyületeit elsősorban a gyógyszervezérelt felszabadító rendszerekben, valamint az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagokban használják. A gyógyszervezérelt felszabadulás alkalmazásában a HPMC-vel gyakran összetett polimerek tartalmaznak szintetikus polimereket, például polivinil-alkoholt (PVA), tejsav-glikolsav-kopolimer (PLGA) és polikaprolakton (PCL), valamint fehérjék, természetes polimerek, például a természetes polimerek, például poliszacharidok. Abdel-Zaher et al. megvizsgálta a szerkezeti összetételt, a termikus stabilitást és azok kapcsolatát a HPMC/PVA kompozitok teljesítményével, és az eredmények azt mutatták, hogy a két polimer jelenlétében némi megegyezés van [259]. Zabihi et al. HPMC/PLGA komplexet használt mikrokapszulák előállítására az inzulin szabályozott és tartós felszabadulásához, amelyek tartós felszabadulást érhetnek el a gyomorban és a bélben [260]. Javed et al. Összetett hidrofil HPMC és hidrofób PCL, valamint HPMC/PCL komplexeket használt mikrokapszula anyagként gyógyszervezérelt és tartós felszabaduláshoz, amelyet az emberi test különböző részein fel lehet szabadítani az összetett arány beállításával [261]. Ding et al. Tanulmányozta a reológiai tulajdonságokat, például a viszkozitást, a dinamikus viszkoelaszticitást, a kúszás visszanyerését és a HPMC/kollagén komplexek tixotropiáját, amelyet a kontrollált gyógyszerkibocsátás területén használnak, és elméleti útmutatást nyújtanak az ipari alkalmazásokhoz [262]. Arthanari, Cai és Rai et al. [263-265] A HPMC és a poliszacharidok, például a kitozán, a Xanthan Gum és a Nátrium-alginát komplexeit alkalmazták a vakcinák és a gyógyszer tartós felszabadulásának folyamatában, és az eredmények szabályozható gyógyszer-felszabadulási hatást mutattak [263-265].

Az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagok fejlesztésében a HPMC -vel gyakran összetett polimerek elsősorban természetes polimerek, például lipidek, fehérjék és poliszacharidok. Karaca, Fagundes és Contreras-Oliva et al. Készített ehető kompozit membránok HPMC/lipid komplexekkel, és a szilva, a cseresznye paradicsom és a citrus megőrzésében felhasználták őket. Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC/lipid komplex membránok jó volt a friss tartás antibakteriális hatása [266-268]. Shetty, Rubilar és Ding et al. Tanulmányozta a HPMC-ből, a selyemfehérjéből, a savófehérje-izolátumból és a kollagénből előállított ehető kompozit filmek alkotóelemei közötti mechanikai tulajdonságok, hőstabilitás, mikroszerkezet és a kollagén kölcsönhatásai [269-271]. Esteghlal et al. megfogalmazott HPMC zselatinnal ehető filmek elkészítéséhez bio-alapú csomagolóanyagokhoz való felhasználásra [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata és Ortega-Toro et al. Készített HPMC/kitozán HPMC/xyloglucan, HPMC/etil-cellulóz és HPMC/keményítő ehető kompozit filmek, és megvizsgálták azok hőstabilitási, mechanikai tulajdonságai, mikroszerkezeti tulajdonságaikat, mikroszerkezeti tulajdonságaikat [139, 272-274]. A HPMC/PLA vegyület csomagolóanyagként is felhasználható az élelmiszer -alapanyagokhoz, általában extrudálással [275].

Az ehető vagy lebontható filmcsomagolóanyagok fejlesztésében a HPMC -vel gyakran összetett polimerek elsősorban természetes polimerek, például lipidek, fehérjék és poliszacharidok. Karaca, Fagundes és Contreras-Oliva et al. Készített ehető kompozit membránok HPMC/lipid komplexekkel, és a szilva, a cseresznye paradicsom és a citrus megőrzésében felhasználták őket. Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC/lipid komplex membránok jó volt a friss tartás antibakteriális hatása [266-268]. Shetty, Rubilar és Ding et al. Tanulmányozta a HPMC-ből, a selyemfehérjéből, a savófehérje-izolátumból és a kollagénből előállított ehető kompozit filmek alkotóelemei közötti mechanikai tulajdonságok, hőstabilitás, mikroszerkezet és a kollagén kölcsönhatásai [269-271]. Esteghlal et al. megfogalmazott HPMC zselatinnal ehető filmek elkészítéséhez bio-alapú csomagolóanyagokhoz való felhasználásra [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata és Ortega-Toro et al. Készített HPMC/kitozán HPMC/xyloglucan, HPMC/etil-cellulóz és HPMC/keményítő ehető kompozit filmek, és megvizsgálták azok hőstabilitási, mechanikai tulajdonságai, mikroszerkezeti tulajdonságaikat, mikroszerkezeti tulajdonságaikat [139, 272-274]. A HPMC/PLA vegyület csomagolóanyagként is felhasználható az élelmiszer -alapanyagokhoz, általában extrudálással [275].

1.3.4.2 A keményítő és más anyagok összetétele

A keményítő és más anyagok összetételével kapcsolatos kutatások kezdetben különféle hidrofób alifás poliészter anyagokra összpontosítottak, beleértve a polilaktinsavat (PLA), a polikaprolaktonra (PCL), a polibutén szánkósavat (PBSA) stb. 276]. Muller és mtsai. megvizsgálta a keményítő/PLA kompozitok szerkezetét és tulajdonságait, valamint a kettő közötti kölcsönhatást, és az eredmények azt mutatták, hogy a kettő közötti kölcsönhatás gyenge volt, és a kompozitok mechanikai tulajdonságai rosszak voltak [277]. Correa, Komur és Diaz-Gomez et al. Tanulmányozta a keményítő/PCL komplexek két alkotóelemének mechanikai tulajdonságait, reológiai tulajdonságait, gél tulajdonságait és kompatibilitását, amelyeket biológiailag lebontható anyagok, orvosbiológiai anyagok és szöveti műszaki állványok fejlesztésére alkalmaztak [278-280]. Ohkika et al. found that the blend of cornstarch and PBSA is very promising. Ha a keményítőtartalom 5-30%, a keményítő granulátumok tartalmának növelése növelheti a modulust, és csökkentheti a szakító feszültséget és a meghosszabbítást a szünetnél [281 282]. A hidrofób alifás poliészter termodinamikailag összeegyeztethetetlen a hidrofil keményítővel, és általában különféle kompatibilizátorokat és adalékanyagokat adnak hozzá, hogy javítsák a keményítő és a poliészter közötti fázis interfészet. Szadkowska, Ferri és Li et al. Megvizsgálta a szilanol-alapú lágyítók, a maleinsavides lenmagolaj és a funkcionalizált növényi olajszármazékok hatásait a keményítő/PLA komplexek szerkezetére és tulajdonságaira [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. használt citromsav- és diisztán -diizocianátot használt a keményítő/PCL vegyület és a keményítő/PBSA vegyület kompatibizálására az anyag tulajdonságainak és stabilitásának javítására [286, 287].

Az utóbbi években egyre több kutatást végeztek a keményítő összetételéről természetes polimerekkel, például fehérjékkel, poliszacharidokkal és lipidekkel. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen és Zhang és munkatársai a keményítő/zein, a keményítő/savófehérje és a keményítő/zselatin komplexek fizikai-kémiai tulajdonságait vizsgálták, és az eredmények mindegyike jó eredményeket ért el, amelyek alkalmazhatók az élelmiszer-biológiai anyagokra és a kapszulákra [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon és Ren et al. Tanulmányozta a keményítő/kitozán kompozit fóliák fényáteresztőképességét, mechanikai tulajdonságait, antibakteriális tulajdonságait és kitozán -koncentrációját, és természetes extraktumokat, tea -polifenolokat és más természetes antibakteriális szereket adott hozzá az összetett film antibakteriális hatásának javítása érdekében. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a keményítő/kitozán kompozit film nagy potenciállal rendelkezik az élelmiszerek és gyógyszerek aktív csomagolásában [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis és Zhang et al. Megvizsgálta a keményítő/cellulóz nanokristályok, a keményítő/karboxi-metil-cellulóz, a keményítő/metil-cellulóz és a keményítő/hidroxi-propil-metil-cellulóz-kompozit fóliák tulajdonságait, valamint az ehető/biológiailag megépíthető csomagolóanyagok fő alkalmazásait [293-295]. Dafe, Jumaidin és Lascombes et al. Tanulmányozott keményítő/élelmiszer-ínyvegyületeket, például keményítő/pektin, keményítő/agar és keményítő/karrageenánt, amelyet elsősorban az élelmiszer- és élelmiszer-csomagolás területén használnak [296-298]. A tápióka keményítő/kukoricaolaj, keményítő/lipid komplexek fizikai-kémiai tulajdonságait Perez, De és munkatársai tanulmányozták, elsősorban az extrudált élelmiszerek előállítási folyamatának irányítására [299, 300].

1.3.4.3 Hidroxi-propil-metil-cellulóz és keményítő keverése

Jelenleg nem sok tanulmány készült a HPMC és a keményítő vegyületrendszeréről itthon és külföldön, és legtöbbjük kis mennyiségű HPMC-t ad a keményítőmátrixba, hogy javítsa a keményítő öregedési jelenségét. Jimenez et al. HPMC-t használt a natív keményítő öregedésének csökkentésére, hogy javítsa a keményítőmembránok permeabilitását. Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a keményítő öregedését és növelte a kompozit membrán rugalmasságát. A kompozit membrán oxigénáteresztő képessége jelentősen megnőtt, de a vízállósága nem. Mennyit változott [301]. Villacres, Basch et al. HPMC-t és tápiókakeményítőt kevert össze HPMC/keményítő kompozit filmcsomagoló anyagok előállítására, valamint a glicerin kompozit filmre gyakorolt ​​lágyító hatását, valamint a kálium-szorbát és nizin hatását a kompozit film antibakteriális tulajdonságaira tanulmányozta. Az eredmények azt mutatják, hogy a HPMC tartalom növekedésével a kompozit film rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága nő, a szakadási nyúlás csökken, és a vízgőz áteresztő képességnek nincs hatása; A kálium-szorbát és a nizin egyaránt javíthatja a kompozit filmet. Két antibakteriális szer antibakteriális hatása jobb, ha együtt alkalmazzák [112, 302]. Ortega-Toro et al. tanulmányozta a HPMC/keményítő melegen sajtolt kompozit membránok tulajdonságait, és tanulmányozta a citromsav hatását a kompozit membránok tulajdonságaira. Az eredmények azt mutatták, hogy a HPMC diszpergálódott a keményítő folytonos fázisában, és mind a citromsav, mind a HPMC hatással volt a keményítő öregedésére. bizonyos fokú gátlásig [139]. Ayorinde et al. HPMC/keményítő kompozit filmet használtak az orális amlodipin bevonására, és az eredmények azt mutatták, hogy a kompozit film szétesési ideje és felszabadulási sebessége nagyon jó [303].

Zhao Ming et al. Megvizsgálta a keményítő hatását a HPMC -filmek vízmegtartási sebességére, és az eredmények azt mutatták, hogy a keményítő és a HPMC bizonyos szinergetikus hatással volt, ami a víz visszatartási arányának általános növekedését eredményezte [304]. Zhang és mtsai. megvizsgálta a HPMC/HPS vegyület film tulajdonságait és az oldat reológiai tulajdonságait. Az eredmények azt mutatják, hogy a HPMC/HPS összetett rendszernek bizonyos kompatibilitása van, az összetett membrán teljesítménye jó, és a HP -k HPC -re való reológiai tulajdonságai jó kiegyensúlyozó hatással vannak [305, 306]. Kevés tanulmány található a magas HPMC-tartalommal rendelkező HPMC/keményítő-összetett rendszerről, és ezek többsége a sekély teljesítménykutatásban van, és az összetett rendszer elméleti kutatása viszonylag hiányzik, különösen -fázisú kompozit gél. A mechanikus vizsgálatok továbbra is üres állapotban vannak.

1.4 A polimer komplexek reológiája

A polimer anyagok feldolgozása során az áramlás és a deformáció elkerülhetetlenül fordul elő, és a reológia az a tudomány, amely az anyagok áramlási és deformációs törvényeit vizsgálja [307]. Az áramlás a folyékony anyagok, míg az alakváltozás a szilárd (kristályos) anyagok tulajdonsága. A folyadékáramlás és a szilárd anyag alakváltozásának általános összehasonlítása a következő:

A polimer anyagok gyakorlati ipari alkalmazásaiban viszkozitásuk és viszkoelaszticitásuk meghatározza azok feldolgozási teljesítményét. A feldolgozás és az öntés folyamatában, a nyírási sebesség megváltozásával, a polimer anyagok viszkozitása több nagyságrendű nagyságrendű lehet. Változás [308]. A reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás és a nyírási elvékonyodás közvetlenül befolyásolják a szivattyúzás, a perfúzió, a diszperziós és a permetezés szabályozását a polimer anyagok feldolgozása során, és a polimer anyagok legfontosabb tulajdonságai.

1.4.1 A polimerek viszkoelaszticitása

A külső erő hatására a polimer folyadék nem csak folyhat, hanem deformációt is mutathat, egyfajta „viszkoelaszticitást” mutatva, ennek lényege a „szilárd-folyadék kétfázisú” együttélése [309]. Ez a viszkoelaszticitás azonban nem lineáris viszkoelaszticitás kis alakváltozásoknál, hanem nemlineáris viszkoelaszticitás, ahol az anyag nagy deformációkat és hosszan tartó igénybevételt mutat [310].

A természetes poliszacharid vizes oldatot hidrosolnak is nevezzük. A híg oldatban a poliszacharid -makromolekulák egymástól elválasztott tekercsek formájában vannak. Amikor a koncentráció egy bizonyos értékre nő, a makromolekuláris tekercsek áthatolnak és átfedik egymást. Az értéket kritikus koncentrációnak nevezzük [311]. A kritikus koncentráció alatt az oldat viszkozitása viszonylag alacsony, és a nyírási sebesség nem befolyásolja, amely a newtoni folyadék viselkedését mutatja; A kritikus koncentráció elérésekor a makromolekulák, amelyek eredetileg elszigetelten mozognak, elkezdenek összefonódni egymással, és az oldat viszkozitása jelentősen növekszik. increase [312]; Míg a koncentráció meghaladja a kritikus koncentrációt, a nyírási vékonyodást megfigyeljük, és az oldat nem Newtoni folyadék viselkedést mutat [245].

Egyes hidroszolok bizonyos körülmények között géleket képezhetnek, viszkoelasztikus tulajdonságaikat általában G' tárolási modulussal, G” veszteségi modulussal és frekvenciafüggéssel jellemzik. A tárolási modulus a rendszer rugalmasságának, míg a veszteségi modulus a rendszer viszkozitásának felel meg [311]. Híg oldatokban nincs összefonódás a molekulák között, így széles frekvenciatartományban G′ sokkal kisebb, mint G″, és erős frekvenciafüggést mutatott. Mivel G′ és G″ arányos az ω frekvenciával, illetve annak kvadratikusával, amikor a frekvencia nagyobb, G′ > G″. Ha a koncentráció magasabb, mint a kritikus koncentráció, G′ és G″ továbbra is frekvenciafüggő. Ha a frekvencia alacsonyabb, G′ < G″, és a frekvencia fokozatosan növekszik, a kettő keresztezi egymást, és a G nagyfrekvenciás tartományban G′ >-ra vált.

A kritikus pontot, amelyen a természetes poliszacharid -hidrosol gélré alakul, gélpontnak nevezzük. A gélpont sok meghatározása van, és a leggyakrabban a reológiában a dinamikus viszkoelaszticitás meghatározása. Ha a rendszer G ′ tárolási modulusa megegyezik a G ″ veszteségmodulussal, akkor a gélpont és a g ′> g ″ gélképződés [312, 313].

Néhány természetes poliszacharid -molekula gyenge asszociációkat képez, és gélszerkezetük könnyen megsemmisül, és G 'kissé nagyobb, mint G ”, alacsonyabb frekvenciakevőt mutatva; míg egyes természetes poliszacharid molekulák stabil térhálósító régiókat képezhetnek, amelyek A gél szerkezete erősebb, G′ sokkal nagyobb, mint G″, és nincs frekvenciafüggése [311].

1.4.2 A polimer komplexek reológiai viselkedése

A teljesen kompatibilis polimer összetett rendszer esetében a vegyület homogén rendszer, és viszkoelaszticitása általában az egyetlen polimer tulajdonságainak összege, viszkoelaszticitása egyszerű empirikus szabályokkal írható le [314]. A gyakorlat bebizonyította, hogy a homogén rendszer nem elősegíti annak mechanikai tulajdonságainak javulását. Éppen ellenkezőleg, néhány, a fázis által elválasztott szerkezetű komplex rendszerek kiváló teljesítményűek [315].

A részlegesen kompatibilis összetett rendszer kompatibilitását olyan tényezők befolyásolják, mint például a rendszer -vegyület aránya, a nyírási sebesség, a hőmérséklet és az alkatrész szerkezete, a kompatibilitást vagy a fázis elválasztását megmutatva, és a kompatibilitástól a fázis elválasztásig történő átmenet elkerülhetetlen. ami jelentős változásokhoz vezet a rendszer viszkoelaszticitásában [316, 317]. In recent years, there have been numerous studies on the viscoelastic behavior of partially compatible polymer complex systems. A kutatás azt mutatja, hogy az összetett rendszer reológiai viselkedése a kompatibilitási zónában a homogén rendszer jellemzőit mutatja be. A fázisszeparációs zónában a reológiai viselkedés teljesen eltér a homogén zónától és rendkívül összetett.

Az összetett rendszer reológiai tulajdonságainak megértése különböző koncentrációk, összetett arányok, nyírási sebesség, hőmérséklet stb. energiafogyasztás. [309]. Például a hőmérsékletre érzékeny anyagoknál az anyag viszkozitása a hőmérséklet beállításával változtatható. És javítja a feldolgozási teljesítményt; Ismerje meg az anyag nyírási vékonysági zónáját, válassza ki a megfelelő nyírási sebességet az anyag feldolgozási teljesítményének szabályozására és a termelési hatékonyság javításához.

1.4.3 A vegyület reológiai tulajdonságait befolyásoló tényezők

1.4.3.1 Összetétel

A vegyületrendszer fizikai és kémiai tulajdonságai és belső szerkezete átfogóan tükrözi az egyes komponensek tulajdonságainak együttes hozzájárulását és a komponensek közötti kölcsönhatást. Ezért maguknak az egyes komponensek fizikai és kémiai tulajdonságainak meghatározó szerepe van a vegyületrendszerben. A különböző polimerek közötti kompatibilitás mértéke nagyon eltérő, egyesek nagyon kompatibilisek, mások pedig szinte teljesen inkompatibilisek.

1.4.3.2 Az összetett rendszer aránya

A polimer vegyület rendszer viszkoelaszticitása és mechanikai tulajdonságai jelentősen megváltoznak a vegyület arányának megváltozásával. Ennek oka az, hogy az összetett arány meghatározza az egyes komponensek hozzájárulását az összetett rendszerhez, és befolyásolja az egyes komponenseket is. interakció és fáziseloszlás. Xie Yajie et al. vizsgálta a kitozánt/hidroxi -propil -cellulózt, és megállapította, hogy a vegyület viszkozitása szignifikánsan növekedett a hidroxi -propil -cellulóztartalom növekedésével [318]. Zhang Yayuan et al. Megvizsgálta a Xanthan Gum és a kukoricakeményítő komplexét, és megállapította, hogy amikor a Xanthan Gum aránya 10%volt, a konzisztencia együttható, a termésfeszültség és a komplex rendszer folyadékindexe jelentősen megnőtt. Nyilvánvalóan [319].

1.4.3.3 Nyírási sebesség

A legtöbb polimer folyadék pszeudoplasztikus folyadék, amely nem felel meg a Newton-féle áramlási törvénynek. A fő jellemző, hogy a viszkozitás alapvetően változatlan alacsony nyíróerő mellett, és a viszkozitás meredeken csökken a nyírási sebesség növekedésével [308, 320]. A polimer folyadék áramlási görbéje nagyjából három régióra osztható: alacsony nyírású newtoni régióra, nyírási elvékonyodó tartományra és nagy nyírási stabilitású régióra. Amikor a nyírási sebesség nullára hajlik, a feszültség és a deformáció lineárissá válik, és a folyadék áramlási viselkedése hasonló a newtoni folyadékéhoz. Ekkor a viszkozitás egy bizonyos értékre hajlik, amelyet nulla nyírási viszkozitásnak η0 nevezünk. Az η0 az anyag maximális relaxációs idejét tükrözi, és a polimer anyagok fontos paramétere, amely a polimer átlagos molekulatömegével és a viszkózus áramlás aktiválási energiájával függ össze. A nyírási hígítási zónában a nyírási sebesség növekedésével fokozatosan csökken a viszkozitás, és megjelenik a „nyírási elvékonyodás” jelensége. Ez a zóna tipikus áramlási zóna a polimer anyagok feldolgozásakor. A nagy nyírási stabilitású tartományban, ahogy a nyírási sebesség tovább növekszik, a viszkozitás egy másik állandóra, a végtelen nyírási viszkozitásra η∞ hajlik, de ez a tartomány általában nehezen elérhető.

1.4.3.4 Hőmérséklet

A hőmérséklet közvetlenül befolyásolja a molekulák véletlenszerű hőmozgásának intenzitását, ami jelentősen befolyásolhatja az intermolekuláris kölcsönhatásokat, például a diffúziót, a molekulalánc orientációját és az összefonódást. Általában a polimer anyagok áramlása során a molekulaláncok mozgása szegmensekben történik; A hőmérséklet növekedésével a szabad térfogat növekszik, és a szegmensek áramlási ellenállása csökken, így a viszkozitás csökken. Egyes polimereknél azonban a hőmérséklet emelkedésével hidrofób asszociáció lép fel a láncok között, így helyette a viszkozitás nő.

A különféle polimereknek eltérő mértékű érzékenysége van a hőmérsékletre, és ugyanaz a magas polimer eltérő hatással van a mechanizmus teljesítményére a különböző hőmérsékleti tartományokban.

1.5 A téma kutatási jelentősége, kutatási célja és kutatási tartalma

1.5.1 Kutatási jelentősége

Bár a HPMC biztonságos és ehető anyag, amelyet széles körben használnak az élelmiszeriparban és az orvostudományban, jó filmképző, diszpergáló, sűrítő és stabilizáló tulajdonságokkal rendelkezik. A HPMC fólia jó átlátszósággal, olajzáró tulajdonságokkal és mechanikai tulajdonságokkal is rendelkezik. Magas ára (kb. 100 000/tonna) azonban korlátozza széleskörű alkalmazását, még a nagyobb értékű gyógyszerészeti alkalmazásokban is, mint például a kapszulák. Ezenkívül a HPMC egy termikusan indukált gél, amely oldott állapotban alacsony viszkozitású alacsony hőmérsékleten létezik, és magas hőmérsékleten viszkózus, szilárd gélt képezhet, ezért olyan feldolgozási folyamatokat kell végrehajtani, mint a bevonat, permetezés és bemártás. magas hőmérsékleten, ami magas termelési energiafogyasztást és magas gyártási költséget eredményez. Az olyan tulajdonságok, mint a HPMC alacsonyabb viszkozitása és gélszilárdsága alacsony hőmérsékleten, számos alkalmazásban csökkentik a HPMC feldolgozhatóságát.

Ezzel szemben a HPS egy olcsó (kb. 20 000/tonna) ehető anyag, amelyet az élelmiszeriparban és az orvostudományban is széles körben alkalmaznak. A HPMC olyan drága oka, hogy a HPMC előállításához használt cellulóz alapanyag drágább, mint a HPS előállításához használt keményítő nyersanyag. Ezenkívül a HPMC két szubsztituenssel van ojtva, hidroxipropil- és metoxicsoporttal. Emiatt az elkészítési folyamat nagyon bonyolult, így a HPMC ára jóval magasabb, mint a HPS-é. Ez a projekt azt reméli, hogy a drága HPMC-k egy részét alacsony árú HPS-ekre cserélik, és a hasonló funkciók fenntartása alapján csökkentik a termék árát.

Ezenkívül a HPS egy hideg gél, amely alacsony hőmérsékleten viszkoelasztikus gél állapotban létezik, és magas hőmérsékleten folyó oldatot képez. Ezért a HPS HPMC-hez való hozzáadása csökkentheti a HPMC gélhőmérsékletét, és alacsony hőmérsékleten növelheti a viszkozitását. és gélszilárdság, javítva a feldolgozhatóságát alacsony hőmérsékleten. Ezenkívül a HPS ehető fólia jó oxigénzáró tulajdonságokkal rendelkezik, így a HPS hozzáadása a HPMC-hez javíthatja az ehető film oxigénzáró tulajdonságait.

Összefoglalva: a HPMC és a HPS kombinációja: Először is fontos elméleti jelentőséggel bír. A HPMC egy forró gél, a HPS pedig egy hideg gél. A kettő összetételével elméletileg van egy átmeneti pont a meleg és a hideg gélek között. A HPMC/HPS hideg- és forró gél-összetett rendszer létrehozása és mechanizmus-kutatása új módszert kínálhat az ilyen hideg és forró, megfordított fázisú gél-összetett rendszer kutatásához. A létrehozott elméleti útmutatás. Másodszor, csökkentheti a termelési költségeket és javíthatja a termékek nyereségét. A HPS és a HPMC kombinációjával a termelési költségek csökkenthetők a nyersanyagok és a termelési energiafogyasztás szempontjából, és a termék nyeresége jelentősen javítható. Harmadszor, javíthatja a feldolgozási teljesítményt és kibővítheti az alkalmazást. A HP -k hozzáadása növelheti a HPMC koncentrációját és gél szilárdságát alacsony hőmérsékleten, és javíthatja feldolgozási teljesítményét alacsony hőmérsékleten. Ezenkívül javítható a termékteljesítmény. A HPS hozzáadásával a HPMC/HP -k ehető kompozit filmjének elkészítéséhez az ehető film oxigéngát tulajdonságai javíthatók.

A polimer vegyületrendszer kompatibilitása közvetlenül meghatározhatja a vegyület mikroszkopikus morfológiáját és átfogó tulajdonságait, különösen a mechanikai tulajdonságait. Ezért nagyon fontos a HPMC/HPS vegyületrendszer kompatibilitásának tanulmányozása. Mind a HPMC, mind a HPS hidrofil poliszacharidok, ugyanazzal a szerkezeti egységgel – glükózzal, és ugyanazzal a hidroxipropil funkciós csoporttal módosítottak, ami nagymértékben javítja a HPMC/HPS vegyületrendszer kompatibilitását. Azonban a HPMC egy hideg gél, a HPS pedig egy forró gél, és a kettő fordított gél viselkedése a HPMC/HPS vegyületrendszer fázisszétválasztási jelenségéhez vezet. Összefoglalva, a HPMC/HPS hideg-meleg gél kompozit rendszer fázismorfológiája és fázisátalakulása meglehetősen összetett, így ennek a rendszernek a kompatibilitása és fázisszétválasztása nagyon érdekes lesz.

A polimer komplex rendszerek morfológiai szerkezete és reológiai viselkedése egymással összefügg. Egyrészt a feldolgozás során fellépő reológiai viselkedés nagy hatással lesz a rendszer morfológiai felépítésére; másrészt a rendszer reológiai viselkedése pontosan tükrözheti a rendszer morfológiai szerkezetének változásait. Ezért nagy jelentőséggel bír a HPMC/HPS vegyületrendszer reológiai tulajdonságainak tanulmányozása a gyártás, a feldolgozás és a minőségellenőrzés irányításához.

A HPMC/HPS hideg és meleg gél keverékrendszer makroszkopikus tulajdonságai, például morfológiai szerkezete, kompatibilitása és reológiája dinamikusak, és számos tényező befolyásolja őket, mint például az oldat koncentrációja, a keverési arány, a nyírási sebesség és a hőmérséklet. A kompozit rendszer mikroszkopikus morfológiai szerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolat a kompozit rendszer morfológiai szerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával szabályozható.

1.5.2 Kutatási cél

Megállapítottuk a HPMC/HPS hideg és forró, fordított fázisú gél-összetett rendszert, megvizsgálták annak reológiai tulajdonságait, és feltártuk az összetevők fizikai és kémiai szerkezetének, az összetett aránynak és a feldolgozási feltételeknek a rendszer reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásait. Megállapítottuk a HPMC/HPS ehető kompozit filmjét, és megvizsgáltuk a makroszkopikus tulajdonságokat, például a mechanikai tulajdonságokat, a levegő permeabilitását és a film optikai tulajdonságait, valamint a befolyásoló tényezőket és törvényeket. A HPMC/HPS hideg és meleg fordított fázisú gélkomplex rendszer fázisátalakulásának, kompatibilitásának és fázisszétválasztásának szisztematikus tanulmányozása, befolyásoló tényezőinek és mechanizmusainak feltárása, valamint a mikroszkopikus morfológiai szerkezet és a makroszkopikus tulajdonságok közötti kapcsolat megállapítása. A kompozitrendszer morfológiai szerkezete és kompatibilitása a kompozit anyagok tulajdonságainak szabályozására szolgál.

1.5.3 Kutatási tartalom

A várt kutatási cél elérése érdekében ez a tanulmány a következő kutatásokat végzi:

(1) Szerkessze meg a HPMC/HPS hideg és meleg, fordított fázisú gélvegyület-rendszert, és egy reométerrel tanulmányozza a vegyületoldat reológiai tulajdonságait, különös tekintettel a koncentrációnak, a keverési aránynak és a nyírási sebességnek a viszkozitásra és a folyási indexre gyakorolt ​​hatására. az összetett rendszer. Megvizsgálták a reológiai tulajdonságok, például a tixotropia és a tixotropia befolyását és törvényét, és előzetesen feltárták a hideg és a forró kompozit gél kialakulásának mechanizmusát.

(2) előállítottuk a HPMC/HPS ehető kompozit filmet, és pásztázó elektronmikroszkópot használtunk az egyes komponensek velejáró tulajdonságainak és az összetétel arányának a kompozit film mikroszkopikus morfológiájára gyakorolt ​​hatására; A mechanikus tulajdonságvizsgálatot használtuk az egyes komponensek velejáró tulajdonságainak tanulmányozására, a kompozit film összetételét az arány és a környezeti relatív páratartalom hatása a kompozit film mechanikai tulajdonságaira; Az oxigénátviteli sebesség-teszter és az UV-VIS spektrofotométer használata a kompozit fólia oxigén- és fényátviteli tulajdonságaira gyakorolt ​​vegyület arányának hatásainak tanulmányozására a HPMC/HPS CHid- A forró inverz gél kompozit rendszert pásztázó elektronmikroszkóppal, termogravimetrikus elemzéssel és dinamikus termomechanikai elemzéssel vizsgáltuk.

(3) Megállapítottuk a HPMC/HPS-HP-HOT inverz gél kompozit rendszer mikroszkopikus morfológiájának és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát. Elkészítettük a HPMC/HPS ehető kompozit filmjét, valamint optikai mikroszkópos és jódos festési módszerrel vizsgáltuk a vegyület koncentrációjának és vegyületarányának hatását a minta fáziseloszlására és fázisátalakulására; Megállapítottam a vegyület koncentrációjának és a vegyületaránynak a minták mechanikai tulajdonságaira és fényáteresztő tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának szabályát. Vizsgálták a HPMC/HPS hideg-meleg inverz gélkompozit rendszer mikroszerkezete és mechanikai tulajdonságai közötti összefüggést.

(4) A HPS szubsztitúció mértékének hatása a HPMC/HPS hideg-meleg fordított fázisú gélkompozit rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira. A HPS szubsztitúciós fok, a nyírási sebesség és a hőmérséklet hatását az összetett rendszer viszkozitására és más reológiai tulajdonságaira, valamint a gél átmeneti pontjára, a modulus frekvenciafüggőségére és más gél tulajdonságaira, valamint azok törvényeire egy reométer alkalmazásával vizsgáltuk. Jódfestéssel vizsgáltuk a minták hőmérsékletfüggő fáziseloszlását és fázisátalakulását, valamint leírtam a HPMC/HPS hideg-meleg fordított fázisú gélkomplex rendszer gélesedési mechanizmusát.

(5) A HP-k kémiai szerkezetének módosításának hatása a makroszkopikus tulajdonságokra és a HPMC/HPS hideg-forró fázisú gél-kompozit rendszer kompatibilitására. Készítettük a HPMC/HPS ehető kompozit filmjét, és a HPS-hidroxi-propil-helyettesítési fok hatását a kompozit film kristályszerkezetére és mikro-domén szerkezetére a szinkrotron sugárzás kis szögű röntgen-szórási technológiájával vizsgáltuk. A HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának befolyásolási törvényét a kompozit membrán mechanikai tulajdonságaira mechanikus tulajdonságvizsgálóval vizsgáltuk; A HPS szubsztitúciós fokának a kompozit membrán oxigén -permeabilitására gyakorolt ​​hatását az oxigénpermeabilitási teszterrel vizsgálták; A csoportszubsztitúciós fok HPS -hidroxi -propil -hatása a HPMC/HPS kompozit filmek termikus stabilitására.

2. fejezet A HPMC/HPS összetett rendszer reológiai vizsgálata

A természetes polimer alapú ehető fóliák viszonylag egyszerű nedves módszerrel állíthatók elő [321]. Először a polimert feloldják vagy diszpergálják a folyékony fázisban, így ehető filmképző folyadékot vagy filmképző szuszpenziót állítanak elő, majd az oldószer eltávolításával betöményítik. Itt a művelet általában valamivel magasabb hőmérsékleten történő szárítással történik. Ezt az eljárást jellemzően előre csomagolt ehető fóliák előállítására használják, vagy a terméket közvetlenül filmképző oldattal vonják be merítéssel, ecsettel vagy szórással. Az ehető fóliafeldolgozás tervezése megköveteli a filmképző folyadék pontos reológiai adatainak beszerzését, ami nagy jelentőséggel bír az ehető csomagolófóliák és bevonatok termékminőség-ellenőrzése szempontjából [322].

A HPMC egy hőragasztó, amely magas hőmérsékleten gélt képez, alacsony hőmérsékleten pedig oldott állapotban van. Ez a termikus gél tulajdonság alacsony hőmérsékleten nagyon alacsony viszkozitást biztosít, ami nem kedvez az olyan specifikus gyártási folyamatoknak, mint a bemártás, kefélés és bemártás. működés, ami alacsony hőmérsékleten rossz feldolgozhatóságot eredményez. Ezzel szemben a HPS egy hideg gél, viszkózus gél állapot alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten. Alacsony viszkozitású oldat állapot. Ezért a kettő kombinációjával bizonyos mértékig kiegyensúlyozhatók a HPMC reológiai tulajdonságai, mint például a viszkozitás alacsony hőmérsékleten.

Ez a fejezet az oldatkoncentráció, az összetett arány és a hőmérséklet olyan reológiai tulajdonságokra, mint a nulla nyírási viszkozitásra, az áramlási indexre és a HPMC/HPS hideg-forró inverz gél-összetett rendszerre gyakorolt ​​hatására összpontosít. Az összeadási szabályt az összetett rendszer kompatibilitásának előzetes megvitatására használják.

2.2 Kísérleti módszer

2.2.1 HPMC/HPS vegyület oldat elkészítése

First weigh HPMC and HPS dry powder, and mix according to 15% (w/w) concentration and different ratios of 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; then add 70 °C In C water, stir rapidly for 30 min at 120 rpm/min to fully disperse HPMC; then heat the solution to above 95 °C, stir rapidly for 1 h at the same speed to completely gelatinize HPS; A zselatinizáció ezt követően befejeződik, az oldat hőmérsékletét gyorsan 70 ° C -ra csökkentették, és a HPMC -t teljesen feloldottuk, lassú, 80 fordulat/perc/perc sebességgel keveréssel 40 percig. (All w/w in this article are: dry basis mass of sample/total solution mass).

2.2.2 A HPMC/HPS vegyületrendszer reológiai tulajdonságai

2.2.2.1 A reológiai elemzés elve

A forgási reométer felfelé és lefelé párhuzamos bilincsekkel van felszerelve, és az egyszerű nyíróáramlás a bilincsek közötti relatív mozgás révén valósítható meg. A reométer lépésben, áramlási módban és oszcillációs módban tesztelhető: Lépés módban a reométer átmeneti feszültséget alkalmazhat a mintára, amelyet elsősorban a minta átmeneti jellegzetes válaszának és egyensúlyi állapotának tesztelésére használnak. Értékelés és viszkoelasztikus válasz, például stressz -relaxáció, kúszás és gyógyulás; Áramlási módban a reométer lineáris feszültséget alkalmazhat a mintára, amelyet elsősorban a minta viszkozitásának a nyírási sebességtől való függőségének, valamint a viszkozitás hőmérséklettől és tixotropiától való függésének tesztelésére használják; Oszkillációs módban a reométer szinuszos váltakozó oszcilláló stresszt generálhat, amelyet elsősorban a lineáris viszkoelasztikus régió, a hőstabilitás értékelése és a minta gélesedési hőmérsékletének meghatározására használnak.

2.2.2.2 Áramlási mód vizsgálati módszere

A 40 mm átmérőjű párhuzamos lemez szerelvényt használtuk, és a lemez távolságot 0,5 mm -re állítottuk.

1. A viszkozitás idővel változik. A vizsgálati hőmérséklet 25 °C, a nyírási sebesség 800 s-1, a vizsgálati idő 2500 s volt.

2. A viszkozitás a nyírási sebességtől függ. Teszt hőmérséklete 25 ° C, nyírási sebesség 800 S-1, nyírási előtti idő 1000 s; nyírási sebesség 10²-10³s.

A nyírófeszültség (τ) és a nyírási sebesség (γ) követi az Ostwald-de Waele hatalmi törvényt:

̇τ=K.γ n (2-1)

ahol τ a nyírófeszültség, Pa;

γ a nyírási sebesség, s-1;

n a likviditási index;

K a viszkozitási együttható, Pa·sn.

A viszkozitás közötti kapcsolat (ŋ) a polimeroldat és a nyírási sebesség (γ) a Carren modulussal illeszthető:

Köztükŋ0nyírási viszkozitás, Pa s;

ŋ∞a végtelen nyírási viszkozitás, Pa s;

λ a relaxációs idő, s;

n a nyírási elvékonyodási index；

3. Háromlépcsős tixotrópia vizsgálati módszer. A vizsgálati hőmérséklet 25 °C, a. Az állófokozat, a nyírási sebesség 1 s-1, a vizsgálati idő 50 s; b. A nyírási fokozat, a nyírási sebesség 1000 s-1, a vizsgálati idő 20 s; c. A szerkezet helyreállítási folyamata, a nyírási sebesség 1 s-1, és a vizsgálati idő 250 s.

A szerkezet helyreállítása során a szerkezet különböző helyreállítási idő utáni helyreállítási fokát a viszkozitás visszanyerési sebessége fejezi ki:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

Köztükŋt a viszkozitás a szerkezeti helyreállítási időben ts, Pa s;

hŋa viszkozitás az első szakasz végén, Pa s.

2.3 Eredmények és megbeszélés

2.3.1 A nyírási idő hatása a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira

Állandó nyírási sebességnél a látszólagos viszkozitás eltérő tendenciákat mutathat a növekvő nyírási idő mellett. A 2-1. Ábra a viszkozitás tipikus görbéjét mutatja, szemben az idővel egy HPMC/HPS összetett rendszerben. Az ábrából látható, hogy a nyírási idő meghosszabbításával a látszólagos viszkozitás folyamatosan csökken. Amikor a nyírási idő eléri a kb. 500 s-ot, a viszkozitás stabil állapotot ér el, ami azt jelzi, hogy az összetett rendszer viszkozitása nagysebességű nyírással rendelkezik bizonyos értékkel. A tixotropia időtartamán belül egy bizonyos időtartományban mutatkozik meg.

Ezért a vegyületrendszer viszkozitásának változási törvényének a nyírási sebességgel való tanulmányozásakor a valódi steady-state nyírási vizsgálat előtt egy bizonyos időtartamú nagy sebességű előnyírásra van szükség, hogy kiküszöböljük a tixotrópia hatását a vegyületrendszerre. . Így megkapjuk a viszkozitás változásának törvényét a nyírási sebesség egyetlen tényezővel. Ebben a kísérletben az összes minta viszkozitása elérte az állandósult állapotot 1000 s előtt nagy, 800 1/s nyírási sebesség mellett az idő múlásával, amit itt nem ábrázolunk. Ezért a jövőbeni kísérleti tervezésben 1000 s-os előnyírást alkalmaztak nagy, 800 1/s nyírási sebesség mellett, hogy kiküszöböljék az összes minta tixotrópiájának hatását.

Általában a polimer oldatok viszkozitása növekszik az oldatkoncentráció növekedésével. A 2-2. Ábra bemutatja a koncentráció hatását a HPMC/HPS készítmények viszkozitásának nyírási sebességfüggőségére. Az ábrából láthatjuk, hogy ugyanazon nyírási sebességnél az összetett rendszer viszkozitása fokozatosan növekszik az oldatkoncentráció növekedésével. A HPMC/HPS összetett oldatok eltérő koncentrációval rendelkező oldatok viszkozitása fokozatosan csökkent a nyírási sebesség növekedésével, ami nyilvánvaló nyírási vékonysági jelenséget mutatott, ami azt mutatta, hogy a különböző koncentrációjú vegyület oldatok az ál -pooplasztikus folyadékokhoz tartoznak. A viszkozitás nyírási sebességfüggése azonban eltérő tendenciát mutatott az oldatkoncentráció megváltozásával. Ha az oldatkoncentráció alacsony, akkor a kompozit oldat nyírási jelensége kicsi; Az oldat koncentrációjának növekedésével a kompozit oldat nyírási jelensége nyilvánvalóbb.

2.3.2.1 A koncentráció hatása az összetett rendszer nulla nyírási viszkozitására

The viscosity-shear rate curves of the compound system at different concentrations were fitted by the Carren model, and the zero-shear viscosity of the compound solution was extrapolated (0.9960 < R₂< 0.9997). A koncentráció hatását a vegyületoldat viszkozitására tovább vizsgálhatjuk a zéró nyírási viszkozitás és a koncentráció kapcsolatának vizsgálatával. A 2-3. ábrán látható, hogy a zéró nyírási viszkozitás és a vegyületoldat koncentrációja közötti összefüggés hatványtörvényt követ:

ahol K és M állandó.

A kettős logaritmikus koordinátában, az M lejtő nagyságától függően, látható, hogy a koncentrációtól való függőség két különböző tendenciát mutat. A Dio-Edwards elmélet szerint alacsony koncentráció esetén a lejtő magasabb (M = 11,9, R2 = 0,9942), amely híg oldathoz tartozik; Míg magas koncentrációban a lejtő viszonylag alacsony (M = 2,8, R2 = 0,9822), amely az alkoncentrált oldathoz tartozik. Ezért az összetett rendszer C* kritikus koncentrációja 8% -nak lehet meghatározni e két régió csomópontján. A különféle állapotok és az oldatban lévő polimerek koncentrációja közötti általános kapcsolat szerint a HPMC/HPS vegyület rendszer molekuláris állapotmodelljét alacsony hőmérsékletű oldatban javasoljuk, amint azt a 2-3. Ábra mutatja.

A HPS hideg gél, alacsony hőmérsékleten gél állapotú, magas hőmérsékleten oldatos állapotú. A teszthőmérsékleten (25 °C) a HPS gél állapotú, amint az az ábrán a kék hálózati területen látható; éppen ellenkezőleg, a HPMC egy forró gél, A vizsgálati hőmérsékleten oldott állapotban van, amint azt a piros vonal molekula mutatja.

A C < C* híg oldatában a HPMC molekulaláncok főként független láncszerkezetekként léteznek, és a kizárt térfogat elválasztja a láncokat egymástól; sőt, a HPS gélfázis kölcsönhatásba lép néhány HPMC molekulával, és egy egészet alkot. A formától és a HPMC-től független molekulaláncok egymástól elkülönítve léteznek, amint az a 2-2a ábrán látható.

A növekvő koncentrációval a független molekuláris láncok és a fázisrégiók közötti távolság fokozatosan csökkent. A C* kritikus koncentráció elérésekor a HPS gélfázissal kölcsönhatásba lépő HPMC molekulák fokozatosan növekednek, és a független HPMC molekuláris láncok összekapcsolódnak egymással, a HPS fázist képezve gélközpontként, és a HPMC molekuláris láncok összefonódnak. és kapcsolódnak egymáshoz. A mikrogél állapotát a 2-2b. Ábra mutatja.

A koncentráció további növekedésével, a C> C*-ben a HPS gélfázisok közötti távolság tovább csökken, és az összefonódott HPMC polimer láncok és a HPS fázis régió összetettebbé válik, és az interakció intenzívebb, tehát a megoldás viselkedést mutat. Hasonlóan a polimer olvadásához, amint azt a 2-2c. Ábra mutatja.

2.3.2.2 A koncentráció hatása a vegyületrendszer folyadék viselkedésére

Az Ostwald-de Waele teljesítménytörvény (lásd a (2-1) képletet) a különböző koncentrációjú összetett rendszer nyírófeszültség és nyírási sebesség görbéinek (a szövegben nem látható) illesztésére, valamint az n folyási indexre és a viszkozitási együtthatóra szolgál. K beszerezhető. , a szerelvény eredménye a 2-1. Táblázat mutatja.

2-1. táblázat Különféle koncentrációjú HPS/HPMC oldat áramlási viselkedési indexe (n) és folyadékkonzisztencia indexe (K) 25 °C-on

A newtoni folyadék áramlási kitevője n = 1, a pszeudoplasztikus folyadék áramlási kitevője n < 1, és minél távolabb tér el n 1-től, annál erősebb a folyadék pszeudoplaszticitása, a dilatáns folyadék áramlási kitevője pedig n > 1. A 2-1. táblázatból látható, hogy a különböző koncentrációjú vegyületoldatok n értékei mind kisebbek, mint 1, ami azt jelzi, hogy az összetett oldatok mindegyike pszeudoplasztikus folyadék. Alacsony koncentrációknál az elkészített oldat n értéke közel 0, ami azt jelzi, hogy az alacsony koncentrációjú vegyület oldata közel van a newtoni folyadékhoz, mert az alacsony koncentrációjú vegyület oldatban a polimer láncok egymástól függetlenül léteznek. Az oldatkoncentráció növekedésével a vegyületrendszer n értéke fokozatosan csökkent, ami arra utalt, hogy a koncentráció növekedése fokozta a vegyületoldat pszeudoplasztikus viselkedését. Kölcsönhatások, például összefonódás léptek fel a HPS fázis között és azzal, és áramlási viselkedése közelebb állt a polimer olvadékokéhoz.

Alacsony koncentrációnál a vegyületrendszer K viszkozitási együtthatója kicsi (C < 8%, K < 1 Pa·sn), és a koncentráció növekedésével a vegyületrendszer K értéke fokozatosan növekszik, jelezve, hogy a vegyületrendszer viszkozitása a vegyületrendszer csökkent, ami összhangban van a zéró nyírási viszkozitás koncentrációfüggésével.

2.3.3 Az összetett arány hatása az összetett rendszer reológiai tulajdonságaira

2-4. ábra: HPMC/HPS oldat viszkozitása és nyírási sebessége eltérő keverési arány mellett 25 °C-on

2-2. táblázat: A HPS/HPMC oldat áramlási viselkedési indexe (n) és folyadékkonzisztencia indexe (K) különböző keverési arányokkal 25 °-on

A 2-4. Ábra bemutatja az összetett arány hatását a HPMC/HPS összetett oldat viszkozitásának nyírási sebességfüggőségére. Az ábráról látható, hogy az alacsony HPS tartalmú (HPS < 20%) vegyületrendszer viszkozitása nem változik érdemben a nyírási sebesség növekedésével, főként azért, mert az alacsony HPS tartalmú összetett rendszerben a HPMC oldatos állapotban. Alacsony hőmérsékleten a folyamatos fázis; a magas HPS tartalmú vegyületrendszer viszkozitása a nyírási sebesség növekedésével fokozatosan csökken, nyilvánvaló nyírási elvékonyodást mutatva, ami arra utal, hogy a vegyület oldata pszeudoplasztikus folyadék. Ugyanezen nyírási sebesség mellett a vegyületoldat viszkozitása a HPS-tartalom növekedésével növekszik, ami főként abból adódik, hogy a HPS alacsony hőmérsékleten viszkózusabb gél állapotú.

Az Ostwald-de Waele Power Törvény (lásd a képletet (2-1)) felhasználva, hogy illeszkedjen a különböző összetett arányokkal rendelkező összetett rendszerek, az N áramlási exponens és a viszkozitási együtthatóval rendelkező összetett rendszerek nyíró-nyírási sebességének és a viszkozitás együtthatójához. K, Az illesztési eredményeket a 2-2. Táblázat mutatja. A táblázatból látható, hogy 0,9869 <R2 <0,9999, a szerelvény eredménye jobb. Az összetett rendszer N áramlási indexe fokozatosan csökken a HPS -tartalom növekedésével, míg a V viszkozitási együttható fokozatosan növekvő tendenciát mutat a HPS -tartalom növekedésével, jelezve, hogy a HPS hozzáadása az összetett megoldást viszkózusabbá és nehezen áramlik az áramláshoz. . Ez a tendencia összhangban áll Zhang kutatási eredményeivel, de ugyanazon összetett arány esetén az összetett oldat N értéke magasabb, mint Zhang eredménye [305], ami elsősorban azért van, mert ebben a kísérletben előzetes nyírást végeztünk a tixotropia hatásának kiküszöbölésére, hogy kiküszöböljék a thixotropy hatását. kiküszöbölik; A Zhang eredmény a tixotropia és a nyírási sebesség együttes hatásának eredménye; E két módszer elválasztását az 5. fejezet részletesen tárgyalja.

2.3.3.1 Az összetett arány hatása az összetett rendszer nulla nyírási viszkozitására

A homogén polimer vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és a rendszerben lévő komponensek reológiai tulajdonságai közötti kapcsolat megfelel a logaritmikus összegzési szabálynak. Kétkomponensű összetett rendszer esetén a vegyületrendszer és az egyes komponensek közötti kapcsolat a következő egyenlettel fejezhető ki:

Közülük F a komplex rendszer reológiai tulajdonságparamétere;

F1, F2 az 1. és a 2. komponens reológiai paraméterei;

∅1 és ∅2 az 1. és 2. komponens tömeghányada, ∅1 ∅2 pedig.

Ezért az összetett rendszer nulla nyírási viszkozitása a különböző összetett arányokkal történő összetétel után kiszámítható a logaritmikus összegzési elv alapján a megfelelő előrejelzett érték kiszámításához. A különböző összetett arányokkal rendelkező összetett oldatok kísérleti értékeit még mindig extrapoláltuk a viszkozitás-nyírási sebességgörbe Carren illesztésével. A HPMC/HPS összetett rendszer nulla nyírási viszkozitásának előrejelzett értékét összehasonlítják a kísérleti értékkel, a 2-5. Ábra szerint.

Az ábrán a szaggatott vonalrész az összetett oldat nulla nyíró -viszkozitásának előrejelzett értéke, amelyet a logaritmikus összegszabály kapott, és a szaggatott vonal gráfja az összetett rendszer kísérleti értéke, különböző összetett arányokkal. Az ábrából látható, hogy az összetett oldat kísérleti értéke bizonyos pozitív-negatív-eltérést mutat az összetett szabályhoz képest, jelezve, hogy a vegyületrendszer nem tudja elérni a termodinamikai kompatibilitást, és az összetett rendszer folyamatos fázis-diszpergálódás. alacsony hőmérsékleten a kétfázisú rendszer „tengeri sziget” szerkezete; és a HPMC/HPS összetett arány folyamatos csökkentésével az összetett rendszer folyamatos fázisa az összetett arány után 4: 6 volt. A fejezet részletesen tárgyalja a kutatást.

Az ábrán jól látható, hogy nagy HPMC/HPS vegyületarány esetén a vegyületrendszer negatív eltérést mutat, aminek az lehet az oka, hogy a nagy viszkozitású HPS diszpergált fázisban oszlik el az alacsonyabb viszkozitású HPMC folyamatos fázisú középsőben. . A HPS tartalom növekedésével a vegyületrendszerben pozitív eltérés mutatkozik, ami arra utal, hogy ekkor a vegyületrendszerben folyamatos fázisátalakulás következik be. A nagy viszkozitású HPS a vegyületrendszer folytonos fázisává válik, míg a HPMC egyenletesebb állapotban diszpergálódik a HPS folyamatos fázisában.

A 2-6. Ábra az összetett rendszer N áramlási indexét mutatja a HPS-tartalom függvényében. Mivel az N áramlási index egy log-logaritmikus koordinátából van felszerelve, n itt egy lineáris összeg. Az ábrából látható, hogy a HPS -tartalom növekedésével az összetett rendszer N áramlási indexe fokozatosan csökken, jelezve, hogy a HPS csökkenti az összetett oldat newtoni folyadék tulajdonságait és javítja pszeudoplasztikus folyadék viselkedését. Az alsó rész a nagyobb viszkozitású gélállapot. Az ábrából azt is látható, hogy az összetett rendszer áramlási indexe és a HPS tartalma közötti kapcsolat egy lineáris kapcsolatnak felel meg (R2 0,98062), ez azt mutatja, hogy az összetett rendszernek jó kompatibilitása van.

2.3.3.3 Az összetett arány hatása az összetett rendszer viszkozitási együtthatójára

A 2-7. ábra az elegyített oldat K viszkozitási együtthatóját mutatja a HPS-tartalom függvényében. Az ábrán látható, hogy a tiszta HPMC K értéke nagyon kicsi, míg a tiszta HPS K értéke a legnagyobb, ami a HPMC és a HPS gél tulajdonságaival függ össze, amelyek oldatban, illetve gél állapotban vannak. alacsony hőmérséklet. Ha az alacsony viszkozitású komponens tartalma magas, azaz amikor a HPS-tartalom alacsony, a vegyületoldat viszkozitási együtthatója közel van az alacsony viszkozitású HPMC komponenséhez; míg a magas viszkozitású komponens tartalom mellett a vegyületoldat K értéke a HPS tartalom növekedésével növekszik, ami azt jelzi, hogy a HPS alacsony hőmérsékleten növelte a HPMC viszkozitását. Ez elsősorban a folytonos fázis viszkozitásának a vegyületrendszer viszkozitásához való hozzájárulását tükrözi. Különböző esetekben, amikor az alacsony viszkozitású komponens a folytonos fázis, és a nagy viszkozitású komponens a folytonos fázis, a folytonos fázis viszkozitásának hozzájárulása a vegyületrendszer viszkozitásához nyilvánvalóan eltérő. Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, a vegyületrendszer viszkozitása főként a folytonos fázis viszkozitásának hozzájárulását tükrözi; és ha a nagy viszkozitású HPS a folytonos fázis, a HPMC diszpergált fázisként csökkenti a nagy viszkozitású HPS viszkozitását. hatás.

2.3.4 tixotropia

A tixotropia felhasználható az anyagok vagy több rendszer stabilitásának értékelésére, mivel a tixotropia információkat szerezhet a belső szerkezetről és a károsodás mértékéről nyírási erő alatt [323-325]. A tixotropia összefüggésben lehet az időbeli hatásokkal és a nyírási előzményekkel, amelyek mikroszerkezeti változásokhoz vezetnek [324, 326]. A háromlépcsős tixotropikus módszert alkalmaztuk a különböző összetett arányok hatását az összetett rendszer tixotropikus tulajdonságaira. Amint az a 2-5. Ábrákból látható, az összes minta különböző fokú tixotropiát mutatott. Alacsony nyírási sebességnél az összetett megoldás viszkozitása jelentősen megnőtt a HPS-tartalom növekedésével, ami összhangban volt a nulla nyírási viszkozitás megváltoztatásával a HPS-tartalommal.

A kompozit minták DSR szerkezeti visszanyerési fokát különböző helyreállítási időpontban a (2-3) képlettel számoljuk, a 2-1. Táblázat szerint. Ha DSR <1, akkor a minta alacsony nyírási ellenállással rendelkezik, és a minta tixotrop; Ezzel szemben, ha DSR> 1, akkor a minta anti-thixotropia van. A táblázatból láthatjuk, hogy a tiszta HPMC DSR -értéke nagyon magas, majdnem 1, ez azért van, mert a HPMC molekula merev lánc, és a relaxációs idő rövid, és a szerkezet gyorsan helyreáll, magas nyírási erő alatt. A HPS DSR -értéke viszonylag alacsony, ami megerősíti erős tixotropikus tulajdonságait, főleg azért, mert a HPS rugalmas lánc, és relaxációs ideje hosszú. A szerkezet a tesztelési időkereten belül nem volt teljesen helyreáll.

Az összetett megoldás esetében ugyanabban a gyógyulási időben, amikor a HPMC tartalma meghaladja a 70%-ot, a DSR gyorsan csökken a HPS -tartalom növekedésével, mivel a HPS molekuláris lánc rugalmas lánc, és a merev molekuláris láncok száma száma. a vegyületrendszerben HPS hozzáadásával nő. Ha csökken, akkor az összetett rendszer teljes molekuláris szegmensének relaxációs ideje meghosszabbodik, és az összetett rendszer tixotropia nem lehet gyorsan visszanyerni a nagy nyírási hatással. Ha a HPMC tartalma kevesebb, mint 70%, akkor a DSR növekszik a HPS tartalmának növekedésével, ami azt jelzi, hogy kölcsönhatás van a HPS molekuláris láncai és a HPMC között az összetett rendszerben, ami javítja a molekuláris molekuláris általános merevségét. lerövidíti a vegyületrendszer relaxációs idejét, és csökken a tixotrópia.

Ezenkívül a kompaundált rendszer DSR értéke szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tiszta HPMC-é, ami azt jelzi, hogy a HPMC tixotrópiája szignifikánsan javult a kompaundálás révén. A legtöbb minta DSR értéke a vegyületrendszerben nagyobb volt, mint a tiszta HPS-é, ami azt jelzi, hogy a HPS stabilitása bizonyos mértékig javult.

A táblázatból az is látható, hogy különböző regenerációs időknél a DSR értékek mind a legalacsonyabb pontot mutatják, amikor a HPMC tartalom 70%, ha pedig a keményítőtartalom meghaladja a 60%-ot, akkor a komplex DSR értéke magasabb, mint a tiszta HP -ké. Az összes minta 10 másodpercen belüli DSR-értékei nagyon közel állnak a végső DSR-értékekhez, ami azt jelzi, hogy a kompozit rendszer szerkezete alapvetően 10 másodpercen belül elvégezte a szerkezet-helyreállítási feladatok nagy részét. Érdemes megjegyezni, hogy a magas HPS -tartalommal rendelkező kompozit minták eleinte növekedtek, majd csökkennek a helyreállítási idő meghosszabbításával, ami azt mutatta, hogy a kompozit minták bizonyos fokú tixotropiát mutatnak az alacsony nyírások hatására és szerkezetük instabilabb.

A háromlépcsős tixotropia kvalitatív elemzése összhangban áll a bejelentett tixotropikus gyűrűs teszt eredményekkel, ám a kvantitatív elemzési eredmények nem állnak össze a tixotropikus gyűrűs teszt eredményeivel. A HPMC/HPS összetett rendszer tixotropiáját tixotropikus gyűrűs módszerrel mértük, a HPS -tartalom növekedésével [305]. A degeneráció először csökkent, majd növekedett. A tixotropikus gyűrűs teszt csak a tixotróp jelenség létezését tudhatja meg, de nem tudja megerősíteni, mivel a tixotropikus gyűrű a nyírási idő és a nyírási sebesség egyidejű hatása [325-327].

2.4 A fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben a HPMC termikus gélt és a hideggél HPS-t használtuk fő alapanyagként egy kétfázisú, hideg és meleg gélből álló kompozit rendszer felépítéséhez. A reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás, az áramlási mintázat és a tixotropia hatása. A különféle állapotok és az oldatban lévő polimerek koncentrációja közötti közös kapcsolat szerint a HPMC/HPS összetett rendszer molekuláris állapotmodelljét alacsony hőmérsékletű oldatban javasoljuk. A vegyület rendszerben a különböző komponensek tulajdonságainak logaritmikus összegzési alapelve szerint az összetett rendszer kompatibilitását vizsgálták. A főbb megállapítások a következők:

1. A különböző koncentrációjú összetett minták mindegyike bizonyos fokú nyírási vékonyodást mutattak, és a nyírási vékonyodás mértéke növekedett a koncentráció növekedésével.
2. A koncentráció növekedésével a vegyületrendszer folyási indexe csökkent, a zéró nyírási viszkozitás és viszkozitási együttható nőtt, ami azt jelzi, hogy a vegyületrendszer szilárd viselkedése javult.
3. A HPMC/HPS összetett rendszerben kritikus koncentráció (8%) van, a kritikus koncentráció alatt, a HPMC molekuláris láncok és a HPS gélfázisú régió az összetett oldatban elkülönülnek és egymástól függetlenül léteznek; A kritikus koncentráció elérésekor az összetett oldatban mikrogél állapot képződik a HPS fázissal, mint gélközpont, és a HPMC molekuláris láncok összefonódnak és egymáshoz kapcsolódnak; A kritikus koncentráció felett a zsúfolt HPMC makromolekuláris láncok és a HPS fázisrégióval való összefonódásuk összetettebbek, és az interakció összetettebb. intenzívebb, tehát a megoldás úgy viselkedik, mint egy polimer olvadás.
4. Az összetett arány jelentős hatással van a HPMC/HPS összetett oldat reológiai tulajdonságaira. A HPS-tartalom növekedésével az összetett rendszer nyíróvékonysági jelensége nyilvánvalóbb, az áramlási index fokozatosan csökken, és a nulla nyírási viszkozitás és a viszkozitási együttható fokozatosan növekszik. növekszik, jelezve, hogy a komplex szilárdszerű viselkedése jelentősen javul.
5. A vegyületrendszer nulla nyírási viszkozitása bizonyos pozitív-negatív eltérést mutat a logaritmikus összegzési szabályhoz képest. A vegyületrendszer egy kétfázisú rendszer, folyamatos fázisú, diszpergált fázisú „tenger-sziget” szerkezettel alacsony hőmérsékleten, és mivel a HPMC/HPS keverési arány 4:6 után csökkent, a keverési rendszer folyamatos fázisa megváltozott.
6. Lineáris kapcsolat van a folyási index és a különböző keverési arányú oldatok keverési aránya között, ami azt jelzi, hogy a keverési rendszer jó kompatibilitást mutat.
7. A HPMC/HPS vegyületrendszer esetében, amikor az alacsony viszkozitású komponens a folytonos fázis és a nagy viszkozitású komponens a folytonos fázis, a folytonos fázis viszkozitásának hozzájárulása a vegyületrendszer viszkozitásához jelentősen eltér. Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folytonos fázis, a vegyületrendszer viszkozitása elsősorban a folyamatos fázis viszkozitásának hozzájárulását tükrözi; míg ha a nagy viszkozitású HPS a folytonos fázis, a HPMC diszperz fázisként csökkenti a nagy viszkozitású HPS viszkozitását. hatás.
8. Háromlépéses tixotropiát használtunk az összetett aránynak az összetett rendszer tixotropiájára gyakorolt ​​hatására. Az összetett rendszer tixotropia azt mutatta, hogy az első csökkenés, majd a HPMC/HPS összetett arány csökkenésével növekedett.
9. A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPMC és a HPS összekeverése révén a két komponens reológiai tulajdonságai, mint például a viszkozitás, a nyírási elvékonyodás és a tixotrópia, bizonyos mértékig kiegyensúlyozódtak.

3. fejezet A HPMC/HPS ehető kompozit filmek előkészítése és tulajdonságai

A polimer összetétel a leghatékonyabb módja a többkomponensű teljesítmény komplementaritásának eléréséhez, új anyagok kiváló teljesítményével, a termékárak csökkentésének és az anyagok alkalmazási körének kibővítésének [240-242, 328]. Ezután bizonyos molekuláris szerkezeti különbségek és a különféle polimerek közötti konformációs entrópia miatt a legtöbb polimer összetett rendszer nem kompatibilis vagy részben kompatibilis [11, 12]. A polimer vegyület rendszer mechanikai tulajdonságai és más makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak az egyes komponensek fizikai -kémiai tulajdonságaihoz, az egyes komponensek összetételi arányához, az összetevők közötti kompatibilitáshoz, valamint a belső mikroszkópos szerkezethez és más tényezőkhöz [240, 329].

Kémiai szerkezeti szempontból mind a HPMC, mind a HPS hidrofil curdlán, azonos szerkezeti egységgel – glükóz –, és ugyanazzal a funkciós csoporttal – hidroxipropilcsoporttal – módosítja őket, tehát a HPMC és a HPS jó fázissal rendelkezik. Kapacitancia. A HPMC azonban egy termikusan indukált gél, amely alacsony hőmérsékleten nagyon alacsony viszkozitású oldott állapotban van, és magas hőmérsékleten kolloidot képez; A HPS egy hideg által indukált gél, amely alacsony hőmérsékletű gél, és magas hőmérsékleten oldott állapotban van; a gél állapota és viselkedése teljesen ellentétes. A HPMC és a HPS összekeverése nem segíti elő a jó kompatibilitású homogén rendszer kialakulását. Figyelembe véve mind a kémiai szerkezetet, mind a termodinamikát, nagy elméleti jelentőséggel és gyakorlati értékkel bír a HPMC és a HPS összekeverése egy hideg-meleg gélvegyületrendszer létrehozása érdekében.

Ez a fejezet a HPMC/HPS hideg- és forró gél -összetett rendszerben szereplő komponensek velejáró tulajdonságainak tanulmányozására, az összetett arányra és a környezet relatív páratartalmára a mikroszkopikus morfológián, a kompatibilitáshoz és a fázis elválasztásánál, a mechanikai tulajdonságok, az optikai tulajdonságok relatív páratartalmán. , és az összetett rendszer termikus csepp tulajdonságai. És a makroszkopikus tulajdonságok, például az oxigéngáttulajdonságok hatása.

3.1 Anyagok és felszerelések

3.1.1 Főbb kísérleti anyagok

3.1.2 Főbb műszerek és berendezések

3.2 Kísérleti módszer

3.2.1 HPMC/HPS ehető kompozit film készítése

A HPMC és a HPS 15 tömeg%-os száraz porát összekevertük 3 tömeg%-kal. A polietilénglikol lágyítószert ionmentesített vízben kevertük, hogy megkapjuk az összetett filmképző folyadékot és a HPMC/ ehető kompozit filmjét. A HPS öntési módszerrel készült.

Előkészítési módszer: Először mérje meg a HPMC és a HPS száraz porot, és keverje össze különböző arányok szerint; Ezután adjuk hozzá 70 ° C -os vízbe, és gyorsan keverjük 120 fordulat/perc sebességgel 30 percig, hogy a HPMC teljes mértékben eloszlatja; Ezután melegítse az oldatot 95 ° C felett, gyorsan keverje meg ugyanolyan sebességgel 1 órán át, hogy teljesen zselatinizálja a HPS -t; A zselatinizáció befejezése után az oldat hőmérséklete gyorsan 70 ° C -ra csökken, és az oldatot lassú, 80 fordulat/perc/perc sebességgel keverjük 40 percig. Teljesen oldja fel a HPMC -t. Öntsön 20 g vegyes filmképző oldatot egy 15 cm-es átmérőjű polisztirol Petri-csészébe, öntsük le, és szárítsa meg 37 ° C-on. A szárított fóliát a lemezről lehúzzák, hogy ehető kompozit membránot kapjanak.

Az ehető filmeket mind a tesztelés előtt több mint 3 napig 57% -os páratartalom mellett egyensúlyba hozták, és a mechanikus tulajdonságok vizsgálatához használt ehető filmrészt 75% -os páratartalom mellett 3 napig egyensúlyba kerültek.

3.2.2 A HPMC/HPS ehető kompozit filmjének mikromorfológiája

3.2.2.1 A pásztázó elektronmikroszkóp elemzési elve

The electron gun on the top of the Scanning Electron Microscopy (SEM) can emit a high amount of electrons. After being reduced and focused, it can form an electron beam with a certain energy and intensity. A szkennelő tekercs mágneses mezőjének vezetésével, egy bizonyos idő- és űrrendelés szerint, a minta pont felületének szkennelése szerint. A felszíni mikroterület jellemzőinek különbsége miatt a minta és az elektronnyaláb közötti kölcsönhatás különböző intenzitású szekunder elektronjeleket generál, amelyeket az érzékelő összegyűjtött és elektromos jelekké alakít, amelyeket a videóval erősít és bemenet a képcső rácsához, a képcső fényerejének beállítása után egy másodlagos elektronképet lehet beszerezni, amely tükrözi a mikro-régió morfológiáját és jellemzőit a minta felületén. A hagyományos optikai mikroszkópokkal összehasonlítva a SEM feloldása viszonylag magas, a minta felületi rétegének körülbelül 3nm-6 nm-es, ami jobban alkalmas az anyagok felületén lévő mikroszerkezeti jellemzők megfigyelésére.

3.2.2.2 Vizsgálati módszer

Az ehető fóliát exszikkátorba helyeztük szárításra, és kiválasztottuk a megfelelő méretű ehető fóliát, amelyet vezetőképes ragasztóval a SEM speciális mintalapra ragasztottunk, majd vákuumbevonóval aranyoztunk. A vizsgálat során a mintát a SEM-be helyeztük, és a minta mikroszkópos morfológiáját 300-szoros és 1000-szeres nagyítással, 5 kV-os elektronnyaláb-gyorsító feszültség mellett lefényképeztük.

3.2.3 HPMC/HPS ehető kompozit film fényáteresztő képessége

3.2.3.1 Az UV-Vis spektrofotometria elemzési elve

Az UV-Vis spektrofotométer 200-800 nm hullámhosszú fényt képes kibocsátani és besugározni a tárgyra. A beeső fényben lévő fény bizonyos hullámhosszait elnyeli az anyag, és molekuláris rezgési energiaszint-átmenet és elektronikus energiaszint-átmenet következik be. Mivel minden anyag molekuláris, atomi és molekuláris térszerkezettel rendelkezik, minden anyagnak megvan a maga specifikus abszorpciós spektruma, és az abszorpciós spektrum bizonyos hullámhosszain az abszorbancia szintje szerint határozható meg vagy határozható meg az anyag tartalma. Ezért az UV-Vis spektrofotometriás analízis az egyik hatékony eszköz az anyagok összetételének, szerkezetének és kölcsönhatásainak tanulmányozására.

Amikor egy fénysugár eltalál egy tárgyat, a beeső fény egy részét az objektum felszívja, és a beeső fény másik részét az objektumon keresztül továbbítják; az áteresztett fény intenzitásának és a beeső fény intenzitásának aránya az áteresztőképesség.

Az abszorbancia és az áteresztőképesség közötti összefüggés képlete a következő:

Közülük a A abszorbancia;

T az áteresztőképesség, %.

3.2.3.2 Vizsgálati módszer

Készítsünk 5%-os HPMC és HPS oldatokat, keverjük össze különböző arányokban, öntsünk 10 g filmképző oldatot egy 15 cm átmérőjű polisztirol Petri-csészébe, majd szárítsuk meg 37 °C-on, hogy filmet képezzünk. Vágja fel az ehető fóliát egy 1 mm × 3 mm-es téglalap alakú csíkra, tegye a küvettába, és az ehető fóliát a küvetta belső falához közel helyezze el. WFZ UV-3802 UV-vis spektrofotométerrel pásztáztuk a mintákat 200-800 nm teljes hullámhosszon, és minden mintát 5 alkalommal teszteltünk.

3.2.4 A HPMC/HPS ehető kompozit filmek dinamikus termomechanikai tulajdonságai

3.2.4.1 A dinamikus termomechanikai elemzés alapelve

A dinamikus termomechanikai analízis (DMA) egy olyan műszer, amely képes mérni a minta tömege és hőmérséklete közötti összefüggést bizonyos lökésterhelés mellett és a programozott hőmérséklet között, és tesztelni tudja a minta mechanikai tulajdonságait periodikusan váltakozó feszültség és idő hatására, hőmérséklet és hőmérséklet. gyakorisági kapcsolat.

A nagy molekulatömegű polimerek viszkoelasztikus tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek egyrészt mechanikai energiát tárolhatnak, mint egy elasztomer, másrészt energiát fogyasztanak, mint a nyálka. A periodikus váltakozó erő alkalmazásakor a rugalmas rész az energiát potenciális energiává alakítja és tárolja; míg a viszkózus rész az energiát hőenergiává alakítja és elveszti. A polimer anyagok általában két alacsony hőmérsékletű üvegállapotot és magas hőmérsékletű gumi állapotot mutatnak, és a két állapot közötti átmeneti hőmérséklet az üvegesedési hőmérséklet. Az üvegesedési hőmérséklet közvetlenül befolyásolja az anyagok szerkezetét és tulajdonságait, és a polimerek egyik legfontosabb jellemző hőmérséklete.

A polimerek dinamikus termomechanikai tulajdonságainak elemzésével megfigyelhető a polimerek viszkoelaszticitása, és fontos paraméterek, amelyek meghatározzák a polimerek teljesítményét, hogy jobban alkalmazhassák azokat a tényleges felhasználási környezetre. Ezenkívül a dinamikus termomechanikai elemzés nagyon érzékeny az üveg átmenetére, a fázis elválasztására, a keresztkötéssel, a kristályosodásra és a molekuláris mozgásra a molekuláris szegmensek minden szintjén, és sok információt szerezhet a polimerek szerkezetéről és tulajdonságairól. Gyakran használják a polimerek molekuláinak tanulmányozására. mozgási viselkedés. A DMA hőmérsékleti seprő módjának felhasználásával meg lehet vizsgálni a fázisátmenetek, például az üvegátmenetek előfordulását. A DSC -hez képest a DMA nagyobb érzékenységgel rendelkezik, és jobban alkalmas a tényleges felhasználást szimuláló anyagok elemzésére.

3.2.4.2 Tesztelési módszer

Válassza ki a tiszta, egyenletes, lapos és sértetlen mintákat, és vágja be őket 10 mm × 20 mm -es téglalap alakú csíkokra. A mintákat szakító üzemmódban teszteltük Pydris Diamond Dynamic Thermomechanical Analyzer alkalmazásával, a PerkinElmer, az USA -ból. A teszt hőmérsékleti tartománya 25 ~ 150 ° C volt, a fűtési sebesség 2 ° C/perc volt, a frekvencia 1 Hz volt, és a tesztet kétszer megismételtük minden mintánál. A kísérlet során feljegyeztük a minta tárolási modulusát (E ') és veszteségmodulust (E ”), és kiszámítható a veszteségmodul és a tárolási modulus, azaz az érintő szög Tan δ aránya is.

3.2.5 HPMC/HPS ehető kompozit filmek hőstabilitása

3.2.5.1 A termogravimetriás elemzés elve

A Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) képes mérni a minta tömegének hőmérséklet- vagy időbeli változását egy programozott hőmérsékleten, és tanulmányozható az anyagok hevítési folyamata során bekövetkező lehetséges párolgása, olvadása, szublimációja, dehidratációja, bomlása és oxidációja. . és egyéb fizikai és kémiai jelenségek. Az anyag tömege és a hőmérséklet (vagy idő) közötti kapcsolati görbét, amelyet közvetlenül a minta vizsgálata után kapunk, termogravimetriásnak (TGA-görbének) nevezik. fogyás és egyéb információk. Derivatív termogravimetriás görbe (DTG görbe) a TGA görbe elsőrendű deriválása után kapható meg, amely a vizsgált minta tömegveszteségének hőmérséklet- vagy időbeli változását tükrözi, a csúcspont pedig az állandó maximális pontja. arány.

3.2.5.2 Tesztelési módszer

Válassza ki az ehető fóliát egyenletes vastagságú, vágja le egy olyan átmérőjű körbe, mint a termogravimetrikus elemző tesztlemez, majd fektesse le a tesztlemezre, és tesztelje azt egy nitrogén atmoszférában, 20 ml/perc áramlási sebességgel, 20 ml/perc áramlási sebességgel . A hőmérsékleti tartomány 30–700 ° C volt, a fűtési sebesség 10 ° C/perc volt, és mindegyik mintát kétszer teszteltük.

3.2.6.1 A szakítószilárdság-elemzés elve

3.2.6 HPMC/HPS ehető kompozit filmek szakító tulajdonságai

A mechanikus tulajdonság tesztelő statikus szakítószilárdságot alkalmazhat a spline -re a hosszanti tengely mentén specifikus hőmérsékleten, páratartalom és sebesség körülmények között, amíg a spline meg nem tört. A teszt során a spline-re és annak deformációs mennyiségére alkalmazott terhelést a mechanikus tulajdonság tesztelője rögzítette, és a feszültség-feszültséggörbét a spline húzó deformációja során húzták. From the stress-strain curve, the tensile strength (ζt), elongation at break (εb) and elastic modulus (E) can be calculated to evaluate the tensile properties of the film.

Az anyagok feszültség-nyúlás kapcsolata általában két részre osztható: rugalmas deformációs tartományra és képlékeny deformációs tartományra. A rugalmas alakváltozási zónában az anyag feszültsége és alakváltozása lineáris összefüggésben van, és az ekkori alakváltozás teljesen helyreállítható, ami összhangban van a Cook-törvénnyel; a képlékeny alakváltozási zónában az anyag igénybevétele és alakváltozása már nem lineáris, és az ekkor fellépő deformáció visszafordíthatatlan, végül az anyag eltörik.

A szakítószilárdság számítási képlete:

Ahol: a szakítószilárdság, MPa;

P a maximális terhelés vagy törés, n;

B a minta szélessége, mm;

d a minta vastagsága, mm.

A szakadási nyúlás kiszámításának képlete:

ahol: εb a szakadási nyúlás, %;

L a jelölővonalak közötti távolság a minta törésekor, mm;

L0 a minta eredeti mérőhossza, mm.

Rugalmas modulus számítási képlete:

Ezek közül: E a rugalmassági modulus, MPa;

ζ stressz, MPa;

ε a törzs.

3.2.6.2 Vizsgálati módszer

Válassza ki a tiszta, egyenletes, lapos és sértetlen mintákat, olvassa el a GB13022-91 nemzeti szabványt, és vágja le őket súlyzó alakú szolgaiba, teljes hossza 120 mm, a kezdeti távolság a 86 mm-es szerelvények között, a 40 mm-es jelek közötti távolság, és 10 mm -es szélesség. A splineket 75% -ra és 57% -ra (telített nátrium -klorid és nátrium -bromid oldat légkörében) nedvesítjük, és a mérés előtt több mint 3 napig egyensúlyba kerültek. In this experiment, the ASTM D638, 5566 mechanical property tester of Instron Corporation of the United States and its 2712-003 pneumatic clamp are used for testing. The tensile speed was 10 mm/min, and the sample was repeated 7 times, and the average value was calculated.

3.2.7 HPMC/HPS ehető kompozit film oxigénáteresztő képessége

3.2.7.1 Az oxigén permeabilitás elemzésének elve

A vizsgálati minta felszerelése után a tesztüreg két részre van osztva, A és B részre; egy bizonyos áramlási sebességű nagy tisztaságú oxigénáramot vezetnek az A üregbe, és egy bizonyos áramlási sebességű nitrogénáramot a B üregbe; a vizsgálati folyamat során az A üreg Az oxigén átszivárog a mintán keresztül a B üregbe, és a B üregbe beszivárgott oxigént a nitrogénáram hordozza és elhagyja a B üreget, hogy elérje az oxigénérzékelőt. Az oxigénérzékelő méri a nitrogénáram oxigéntartalmát, és megfelelő elektromos jelet ad ki, ezáltal kiszámítja a minta oxigéntartalmát. áteresztőképesség.

3.2.7.2 Tesztelési módszer

Válasszon sértetlen ehető kompozit fóliákat, vágja be őket 10,16 x 10,16 cm-es gyémánt alakú mintákra, a bilincsek szélfelületeit vákuumzsírral díszítse, és rögzítse a mintákat a tesztblokkba. Az ASTM D-3985 szerint tesztelve minden minta 50 cm2 tesztterülete van.

3.3 Eredmények és megbeszélés

3.3.1 Az ehető kompozit filmek mikroszerkezet -elemzése

A filmképző folyadék komponensei és a szárítási körülmények közötti kölcsönhatás meghatározza a film végső szerkezetét, és komolyan befolyásolja a film különféle fizikai és kémiai tulajdonságait [330, 331]. Az egyes komponensek benne rejlő géltulajdonságok és kompaundálási arány befolyásolhatja a vegyület morfológiáját, ami tovább befolyásolja a membrán felületi szerkezetét és végső tulajdonságait [301, 332]. Ezért a filmek mikroszerkezeti elemzése releváns információkkal szolgálhat az egyes komponensek molekuláris átrendeződéséről, ami viszont segíthet jobban megérteni a fóliák barrier tulajdonságait, mechanikai tulajdonságait és optikai tulajdonságait.

A HPS/HPMC ehető fóliák felületi pásztázó elektronmikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos mikroszkópos felvételeit mutatjuk be a 3-1. Ábra. Amint az a 3-1. Ábrából látható, néhány minta mikrokreszeléseket mutatott a felületen, amelyet a mintában a nedvesség csökkentése okozhat a teszt során, vagy az elektronnyaláb támadása a mikroszkóp üregében [122 , 139]. Az ábrán a tiszta HPS membrán és a tiszta HPMC. A membránok viszonylag sima mikroszkópos felületeket mutattak, és a tiszta HPS membránok mikroszerkezete homogénebb és simább volt, mint a tiszta HPMC membránok, amelyek elsősorban a keményítő makromolekulák (amilóz molekulák és amilopektin molekulák) miatt lehetnek a hűtési folyamat során.) vizes oldatban. Számos tanulmány kimutatta, hogy az amilóz-amilopektin-víz rendszer a hűtési folyamatban

There may be a competitive mechanism between gel formation and phase separation. Ha a fázis elválasztásának sebessége alacsonyabb, mint a gélképződés sebessége, akkor a fázis elválasztása nem fordul elő a rendszerben, különben a fázis elválasztása megtörténik a rendszerben [333, 334]. Sőt, ha az amilóztartalom meghaladja a 25%-ot, akkor az amilóz és a folyamatos amilóz -hálózati struktúra zselatinizációja jelentősen gátolhatja a fázis elválasztás megjelenését [334]. Az ebben a cikkben használt HPS amilóztartalma 80%, jóval meghaladja a 25%-ot, így jobban szemlélteti azt a jelenséget, hogy a tiszta HPS membránok homogénebbek és simábbak, mint a tiszta HPMC membránok.

Az ábrák összehasonlításából látható, hogy az összes kompozit film felülete viszonylag érdes, és néhány szabálytalan dudor is szóródott, ami azt jelzi, hogy a HPMC és a HPS között bizonyos fokú nem keveredik. Ezenkívül a magas HPMC-tartalmú kompozit membránok homogénebb szerkezetet mutattak, mint a magas HPS-tartalmúak. HPS-alapú kondenzáció 37 °C-os filmképződési hőmérsékleten

A gél tulajdonságai alapján a HP -k viszkózus gélállapotot mutattak be; Míg a HPMC termikus gél tulajdonságai alapján a HPMC vízszerű oldat állapotát mutatta be. A magas HPS-tartalommal rendelkező kompozit membránban (7: 3 HPS/HPMC) a viszkózus HPS a folyamatos fázis, a vízszerű HPMC pedig a nagy viszkotás HPS-ben folyamatos fázisban diszpergálódik, amely nem elősegíti a diszpergált fázist, amely nem elősegíti a diszpergált fázis egységes eloszlásához; A magas HPMC-tartalommal rendelkező kompozit filmben (3: 7 HPS/HPMC) az alacsony viszkozitású HPMC folyamatos fázisba transzformálódik, és a viszkózus HP-k az alacsony kockázatú HPMC fázisban diszpergálódnak, mint a diszpergált fázis, amely elősegítő Homogén fázis képződése. összetett rendszer.

Az ábrából látható, hogy bár az összes kompozit film durva és inhomogén felületi struktúrákat mutat, nem találunk nyilvánvaló fázis -felületet, jelezve, hogy a HPMC és a HP -k jó kompatibilitással rendelkeznek. A HPMC/keményítő kompozit filmek lágyítók, például a PEG nélkül nyilvánvaló fázis elválasztást mutattak [301], jelezve, hogy mind a keményítő, mind a PEG -lágyítók hidroxi -propil -módosítása javíthatja a kompozit -rendszer kompatibilitását.

3.3.2 Ehető kompozit filmek optikai tulajdonságainak elemzése

A különböző arányú HPMC/HPS ehető kompozit filmek fényáteresztési tulajdonságait UV-vis spektrofotométerrel vizsgáltuk, az UV spektrumokat a 3-2. ábra mutatja. Minél nagyobb a fényáteresztési érték, annál egyenletesebb és átláthatóbb a film; conversely, the smaller the light transmittance value, the more uneven and opaque the film is. A 3-2(a) ábrán látható, hogy az összes kompozit film hasonló tendenciát mutat a pásztázó hullámhossz növekedésével a teljes hullámhossz pásztázási tartományban, és a fényáteresztés fokozatosan növekszik a hullámhossz növekedésével. 350 nm -en a görbék hajlamosak fennsíkra.

Az összehasonlításhoz válassza ki az áttelepülést az 500 nm hullámhosszon, amint azt a 3-2 (b) ábra mutatja, a tiszta HPS-film transzmittanciája alacsonyabb, mint a tiszta HPMC-film, és a HPMC tartalom növekedésével először csökken az transzmittancia. and then increased after reaching the minimum value. When the HPMC content increased to 70%, the light transmittance of the composite film was greater than that of pure HPS. It is well known that a homogeneous system will exhibit better light transmittance, and its UV-measured transmittance value is generally higher; inhomogeneous materials are generally more-opaque and have lower UV transmittance values. A kompozit filmek (7: 3, 5: 5) transzmittanciaértékei alacsonyabbak voltak, mint a tiszta HPS és a HPMC filmeké, jelezve, hogy a HPS és a HPMC két alkotóeleme között bizonyos fokú fázisszétválasztás történt.

3-2. Ábra UV-spektrumok minden hullámhosszon (A) és 500 nm-en (B) a HPS/HPMC keverék filmekhez. A sáv az átlag ± szórást jelöli. AC: A különböző betűk szignifikánsan különböznek a különböző keverési aránytól (P <0,05), amelyet a teljes disszertációban alkalmaznak

3.3.3 Ehető kompozit filmek dinamikus termomechanikai elemzése

Figure 3-3 shows the dynamic thermomechanical properties of edible films of HPMC/HPS with different formulations. A 3-3. Ábra a) ábrájából látható, hogy a tárolási modulus (E ') csökken a HPMC tartalom növekedésével. Ezenkívül az összes minta tárolási modulusa fokozatosan csökkent a hőmérséklet növekedésével, azzal a különbséggel, hogy a tiszta HPS (10: 0) film tárolási modulusa kissé növekedett, miután a hőmérsékletet 70 ° C -ra növelték. Magas hőmérsékleten a magas HPMC -tartalommal rendelkező kompozit filmnél a kompozit film tárolási modulusának nyilvánvaló lefelé mutató tendenciája van a hőmérséklet növekedésével; Míg a magas HPS -tartalommal rendelkező minta esetében a tárolási modulus csak kissé csökken a hőmérséklet növekedésével.

3-3. ábra HPS/HPMC keverékfilmek tárolási modulusa (E') (a) és veszteségi tangense (tan δ) (b)

A 3-3 (b) ábrán látható, hogy a 30% -nál nagyobb HPMC-tartalommal rendelkező minták (5: 5, 3: 7, 0:10) mind az üvegátmeneti csúcsot mutatják, és a HPMC tartalom növekedésével, Az üveg átmenete Az átmeneti hőmérséklet magas hőmérsékletre váltott, jelezve, hogy a HPMC polimer lánc rugalmassága csökkent. Másrészt a tiszta HPS membrán nagy borítékcsúcsot mutat 67 ° C körül, míg a 70% HPS -tartalommal rendelkező kompozit membránnak nincs nyilvánvaló üvegátmenete. This may be because there is a certain degree of interaction between HPMC and HPS, thus restricting the movement of the molecular segments of HPMC and HPS.

3.3.4 Az ehető kompozit filmek termikus stabilitási elemzése

3-4. ábra HPS/HPMC keverékfilmek TGA görbéi (a) és származékos (DTG) görbéik (b)

A HPMC/HPS ehető kompozit film termikus stabilitását termogravimetriás analizátorral vizsgáltuk. A 3-4. ábra a kompozit film termogravimetriás görbéjét (TGA) és súlyvesztési sebességi görbéjét (DTG) mutatja. A 3-4. Ábra (a) ábrán látható TGA-görbéből látható, hogy a különböző arányú kompozit membránminták két nyilvánvaló termogravimetrikus változási stádiumot mutatnak a hőmérséklet növekedésével. The volatilization of the water adsorbed by the polysaccharide macromolecule results in a small phase of weight loss at 30–180 °C before the actual thermal degradation occurs. Ezt követően 300-450 °C-on van egy nagyobb súlyvesztési fázis, itt a HPMC és a HPS termikus lebomlási fázisa.

A 3-4. Ábra (b) ábráján szereplő DTG-görbékből látható, hogy a tiszta HP-k és a tiszta HPMC hőkomradációs csúcs hőmérséklete 338 ° C és 400 ° C, és a tiszta HPMC hőkomradációs csúcshőmérséklete az IS. Magasabb, mint a HP -ké, jelezve, hogy a HPMC jobb hőstabilitást mutat, mint a HPS. Amikor a HPMC tartalma 30% (7: 3) volt, egyetlen csúcs jelent meg 347 ° C -on, ami megfelel a HPS jellegzetes csúcsának, de a hőmérséklet magasabb volt, mint a HPS termikus lebomlási csúcsának; Amikor a HPMC tartalma 70% (3: 7) volt, csak a HPMC jellegzetes csúcsa jelentkezett 400 ° C -on; Amikor a HPMC tartalma 50%volt, két termikus lebomlási csúcs jelent meg a DTG -görbén, 345 ° C és 396 ° C -on. A csúcsok megfelelnek a HPS és a HPMC jellegzetes csúcsának, de a HP -knek megfelelő termikus lebomlási csúcs kisebb, és mindkét csúcsnak bizonyos eltolódása van. Látható, hogy a kompozit membránok többsége csak egy jellegzetes egyetlen csúcsot mutat, amely megfelel egy bizonyos komponensnek, és ezek eltolódnak a tiszta komponens membránhoz képest, ami azt jelzi, hogy van bizonyos különbség a HPMC és a HPS komponensek között. A kompatibilitási fok. A kompozit membrán termikus lebomlásának csúcshőmérséklete magasabb volt, mint a tiszta HP -ké, jelezve, hogy a HPMC bizonyos mértékben javíthatja a HPS membrán termikus stabilitását.

3.3.5 Mechanikai tulajdonságok elemzése ehető kompozit film

A HPMC/HPS kompozit fóliák szakító tulajdonságait, különböző arányokkal, mechanikus tulajdonság analizátorral mértük 25 ° C -on, az 57% és 75% relatív páratartalommal. A 3-5. Ábra a HPMC/HPS kompozit fóliák elasztikus (A), a szünet (B) és a szakítószilárdság (C) elasztikus modulusát mutatja, különböző arányú relatív páratartalom mellett. Az ábrából látható, hogy ha a relatív páratartalom 57%, akkor a tiszta HPS film elasztikus modulus és szakítószilárdsága a legnagyobb, és a tiszta HPMC a legkisebb. A HPS -tartalom növekedésével a kompozit filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága folyamatosan növekedett. A tiszta HPMC membrán szünetében a meghosszabbítás sokkal nagyobb, mint a tiszta HPS membráné, és mindkettő nagyobb, mint a kompozit membráné.

Ha a relatív páratartalom magasabb (75%) volt az 57%-os relatív páratartalomhoz képest, akkor az összes minta rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága csökkent, míg a szakadási nyúlás jelentősen nőtt. Ennek főként az az oka, hogy a víz, mint általánosított lágyító, hígíthatja a HPMC és a HPS mátrixot, csökkentheti a polimer láncok közötti erőt, és javíthatja a polimer szegmensek mobilitását. Magas relatív páratartalom mellett a tiszta HPMC fóliák rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága nagyobb volt, mint a tiszta HPS fóliáké, de a szakadási nyúlás kisebb volt, ami teljesen eltért az alacsony páratartalom mellett elért eredményektől. Érdemes megjegyezni, hogy a kompozit fóliák mechanikai tulajdonságainak változása magas, 75%-os komponensarányú páratartalom mellett teljesen ellentétes az alacsony páratartalomnál tapasztaltakkal, az 57%-os relatív páratartalomhoz képest. Magas páratartalom mellett a film nedvességtartalma növekszik, és a víz nemcsak bizonyos lágyító hatással van a polimer mátrixra, hanem elősegíti a keményítő átkristályosodását is. A HPMC-hez képest a HPS erősebben hajlamos átkristályosodni, így a relatív páratartalom hatása a HPMC-re sokkal nagyobb, mint a HPMC-é.

3-5. Ábra A különböző HPS/HPMC arányokkal rendelkező HPS/HPMC filmek szakító tulajdonságai, amelyek különböző relatív alázat (RH) körülmények között egyensúlyba kerülnek. *: A különböző számú betűk szignifikánsan különböznek a különféle RH -tól, a teljes disszertációban alkalmazzák

Az ehető kompozit fóliát élelmiszer-csomagolóanyagként használják az élelmiszerek eltarthatóságának meghosszabbítására, és oxigénzáró teljesítménye az egyik fontos mutató. Ezért a különböző HPMC/HPS arányú ehető filmek oxigénátbocsátási sebességét 23 °C hőmérsékleten mértük, az eredményeket a 3-6. ábra mutatja. Az ábrán látható, hogy a tiszta HPS membrán oxigénáteresztő képessége lényegesen alacsonyabb, mint a tiszta HPMC membráné, ami azt jelzi, hogy a HPS membrán jobb oxigénzáró tulajdonságokkal rendelkezik, mint a HPMC membráné. Az alacsony viszkozitás és az amorf régiók megléte miatt a HPMC könnyen viszonylag laza, kis sűrűségű hálószerkezetet képez a filmben; a HPS-hez képest nagyobb a hajlam az átkristályosodásra, és könnyű sűrű szerkezetet kialakítani a filmben. Számos tanulmány kimutatta, hogy a keményítőfilmek jó oxigénzáró tulajdonságokkal rendelkeznek más polimerekhez képest [139, 301, 335, 336].

3-6. ábra HPS/HPMC keverékfilmek oxigénáteresztő képessége

A HPS hozzáadása jelentősen csökkentheti a HPMC membránok oxigénpermeabilitását, és a kompozit membránok oxigénpermeabilitása hirtelen csökken a HPS -tartalom növekedésével. Az oxigén-impermens HP-k hozzáadása növeli az oxigéncsatorna tortuositását a kompozit membránban, ami viszont az oxigén permeációs sebességének csökkenéséhez és végül alacsonyabb oxigén-permeabilitáshoz vezet. Hasonló eredményekről számoltak be más natív keményítők esetében [139 301].

3.4 E fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben a HPMC és a HPS fő ​​nyersanyagként történő felhasználásával, valamint a polietilénglikol lágyítóként történő hozzáadásával a különböző arányú HPMC/HPS ehető kompozit filmjeit casting módszerrel állítottuk elő. Pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgáltuk a komponensek benne rejlő tulajdonságainak és a keverési aránynak a kompozit membrán mikroszkópos morfológiájára gyakorolt ​​hatását; a kompozit membrán mechanikai tulajdonságait a mechanikai tulajdonságvizsgálóval vizsgáltuk. Oxigénátbocsátási teszterrel és UV-vis spektrofotométerrel vizsgáltuk a komponensek benne rejlő tulajdonságainak és a keverési aránynak a kompozit film oxigénzáró tulajdonságaira és fényáteresztő képességére gyakorolt ​​hatását. Pásztázó elektronmikroszkópiát, termogravimetriás analízist és dinamikus termikus analízist alkalmaztunk. A hideg-meleg gél vegyületrendszer kompatibilitásának és fázisszétválasztásának vizsgálatára mechanikai analízist és egyéb analitikai módszereket alkalmaztunk. A főbb megállapítások a következők:

1. A tiszta HPMC -vel összehasonlítva a tiszta HPS könnyebben homogén és sima mikroszkópos felületi morfológiát képez. Ennek oka elsősorban a keményítő makromolekulák (amilóz -molekulák és amilopektin molekulák) jobb molekuláris átrendeződésének a keményítő vizes oldatában a hűtési folyamat során.
2. A magas HPMC-tartalmú vegyületek nagyobb valószínűséggel képeznek homogén membránszerkezeteket. Ez elsősorban a HPMC és a HPS gél tulajdonságain alapul. A filmképző hőmérsékleten a HPMC és a HPS alacsony viszkozitású oldat állapotot, illetve nagy viszkozitású gél állapotot mutat. A nagy viszkozitású diszpergált fázist az alacsony viszkozitású folytonos fázisban diszpergálják. , könnyebben lehet homogén rendszert kialakítani.
3. A relatív páratartalom szignifikáns hatással van a HPMC/HPS kompozit filmek mechanikai tulajdonságaira, és annak hatása növekszik a HPS -tartalom növekedésével. Az alacsonyabb relatív páratartalom esetén a kompozit filmek rugalmas modulus és szakítószilárdsága növekedett a HPS -tartalom növekedésével, és a kompozit filmek szünetében a meghosszabbítás szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tiszta komponensfilmeké. A relatív páratartalom növekedésével csökkent a kompozit film rugalmas modulus és szakítószilárdsága, és a szünetben a meghosszabbítás jelentősen megnőtt, és a kompozit film mechanikai tulajdonságai és az összetett arány közötti kapcsolat teljesen ellentétes változási mintát mutatott másképp Relatív páratartalom. A különböző összetett arányokkal rendelkező kompozit membránok mechanikai tulajdonságai metszéspontot mutatnak különböző relatív páratartalom mellett, amely lehetőséget kínál a termék teljesítményének optimalizálására a különböző alkalmazási követelmények szerint.
4. A HPS hozzáadása szignifikánsan javította a kompozit membrán oxigéngát tulajdonságait. A kompozit membrán oxigénáteresztő képessége meredeken csökkent a HPS tartalom növekedésével.
5. A HPMC/HPS hideg és meleg gél keverékrendszerben bizonyos kompatibilitás van a két komponens között. Az összes kompozit film SEM-képein nem találtunk nyilvánvaló kétfázisú interfészt, a legtöbb kompozit filmnek csak egy üvegesedési pontja volt a DMA eredményekben, és a legtöbb kompozit film DTG-görbéjében csak egy hőlebomlási csúcs jelent meg. filmeket. Ez azt mutatja, hogy van bizonyos leíró jelleg a HPMC és a HPS között.

A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPS és a HPMC összetétele nemcsak csökkentheti a HPMC ehető film előállítási költségeit, hanem javítja annak teljesítményét is. Az ehető kompozit film mechanikai tulajdonságai, oxigéngát tulajdonságai és optikai tulajdonságai a két komponens összetételének és a külső környezet relatív páratartalmának összeállítási arányának beállításával érhetők el.

4. fejezet A HPMC/HPS összetett rendszer mikromorfológiája és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolat

Összehasonlítva a fémötvözet keverése során tapasztalható magasabb keverési entrópiával, a polimer kompaundálás során a keverési entrópia általában nagyon kicsi, és az összekeverés során fellépő keverési hő általában pozitív, ami polimer keverési folyamatokat eredményez. The Gibbs free energy change in is positive (���>), ezért a polimer készítmények hajlamosak fázis-szétválasztott kétfázisú rendszerek kialakítására, és a teljesen kompatibilis polimer készítmények nagyon ritkák [242].

Az elegyíthető összetett rendszerek általában a termodinamikában molekuláris szintű eligazítást érhetnek el, és homogén vegyületeket képezhetnek, így a legtöbb polimer vegyület rendszer nem képes. Számos polimer összetett rendszer azonban bizonyos körülmények között elérheti a kompatibilis állapotot, és bizonyos kompatibilitással összetett rendszerré válhat [257].

A polimer kompozit rendszerek makroszkopikus tulajdonságai, például mechanikai tulajdonságai nagymértékben függnek komponenseik kölcsönhatásától és fázismorfológiájától, különösen a komponensek kompatibilitásától, valamint a folytonos és diszpergált fázisok összetételétől [301]. Ezért nagy jelentőséggel bír a kompozit rendszer mikroszkópos morfológiájának és makroszkopikus tulajdonságainak tanulmányozása és a köztük lévő kapcsolat megállapítása, aminek nagy jelentősége van a kompozit anyagok tulajdonságainak szabályozásában a kompozit rendszer fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával.

A komplex rendszer morfológiájának és fázisdiagramjának tanulmányozása során nagyon fontos a megfelelő eszközök kiválasztása a különböző komponensek megkülönböztetésére. A HPMC és a HPS megkülönböztetése azonban meglehetősen nehéz, mivel mindkettő jó átlátszósággal és hasonló törésmutatóval rendelkezik, így optikai mikroszkóppal nehéz megkülönböztetni a két komponenst; ráadásul mivel mindkettő szerves szén alapú anyag, így a kettőnek hasonló az energiaelnyelése, így pásztázó elektronmikroszkóppal is nehéz pontosan megkülönböztetni az alkatrészpárt. A Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia a fehérje-keményítő komplex rendszer morfológiájában és fázisdiagramjában bekövetkezett változásokat tükrözi az 1180-953 cm-1-nél a poliszacharid sáv és az 1750-1483 cm-1-nél az amidsáv területarányával [52, 337], de ez a technika nagyon összetett, és jellemzően szinkrotronsugárzást igényel, Fourier transzformációs infravörös technikákat igényel a HPMC/HPS hibrid rendszerek megfelelő kontrasztjának létrehozásához. Léteznek olyan technikák is, amelyek az összetevők szétválasztását teszik lehetővé, például transzmissziós elektronmikroszkóppal és kis szögű röntgenszórással, de ezek a technikák általában összetettek [338]. Ebben a témakörben az egyszerű jódfestő optikai mikroszkópos elemzési módszert alkalmazzuk, és azt az elvet, hogy az amilóz helikális szerkezet végcsoportja jóddal reakcióba lépve zárványkomplexeket képez, a HPMC/HPS vegyületrendszer jódos festéssel történő festésére szolgál, így hogy HPS A komponenseket a fénymikroszkóp alatt különböző színeik különböztették meg a HPMC komponensektől. Ezért a jódfestő optikai mikroszkópos elemzési módszer egyszerű és hatékony kutatási módszer a keményítő alapú komplex rendszerek morfológiájára és fázisdiagramjára.

Ebben a fejezetben a HPMC/HPS összetett rendszer mikroszkopikus morfológiáját, fáziseloszlását, fázisátmenetét és más mikroszerkezeteit jódfestési optikai mikroszkóp elemzéssel vizsgálták; and mechanical properties and other macroscopic properties; és a különböző oldatkoncentrációk és az összetett arányok mikroszkópos morfológiájának és makroszkopikus tulajdonságainak korrelációs elemzésével a HPMC/HPS összetett rendszer mikroszerkezetének és a makroszkopikus tulajdonságainak kapcsolatát a HPMC/HPS szabályozása érdekében állapítottuk meg. Biztosítsa a kompozit anyagok tulajdonságainak alapját.

4.1 Anyagok és felszerelések

4.1.1 Fő kísérleti anyagok

4.2 Kísérleti módszer

4.2.1 HPMC/HPS összetett oldat előkészítése

Készítsen elő HPMC -oldatot és HPS -oldatot 3%, 5%, 7% és 9% koncentrációban, lásd a 2.2.1 -et az előkészítési módszerhez. Keverje össze a HPMC oldatot és a HPS -oldatot 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0 szerint. 100 különböző arányt keverünk 250 rmp/perc sebességgel 21 ° C -on 30 percig, és vegyes oldatokat kaptunk, különböző koncentrációval és eltérő arányokkal.

4.2.2 A HPMC/HPS kompozit membrán előkészítése

Lásd: 3.2.1.

4.2.3 HPMC/HPS kompozit kapszulák elkészítése

Refer to the solution prepared by the method in 2.2.1, use a stainless-steel mold for dipping, and dry it at 37 °C. Húzza ki a szárított kapszulákat, vágja le a felesleget, és összerakja őket, hogy pár alakuljon ki.

4.2.4 HPMC/HPS kompozit film optikai mikroszkóp

Az optikai mikroszkóp a domború lencsével történő nagyítás optikai elvét használja, és két konvergáló lencsét használ a közeli apró anyagok szem felé történő nyitási szögének kiterjesztésére, valamint az emberi szem által nem felismerhető apró anyagok méretének növelésére. amíg az anyagok méretét az emberi szem észre nem tudja venni.

A különböző koncentrációjú és összetett arányú HPMC/HPS összetett oldatokat 21 ° C -on vettük ki, üveglemezre esettünk, vékony rétegbe öntöttük és ugyanabban a hőmérsékleten szárítottuk. A filmeket 1% jódoldattal festettük (1 g jódot és 10 g kálium-jodidot egy 100 ml-es térfogati lombikba helyeztünk, és etanolban oldottuk), a megfigyeléshez és a fényképezéshez a fénymikroszkóp mezőjébe helyeztük.

4.2.5.1 Az UV-vis spektrofotometria elemzési elve

Ugyanaz, mint a 3.2.3.1.

4.2.5.1 Vizsgálati módszer

Lásd: 3.2.3.2.

4.2.6 HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságai

4.2.6.1 A szakítószilárdság-elemzés elve

Ugyanaz, mint a 3.2.3.1.

4.2.6.1 Vizsgálati módszer

A mintákat 48 órás 73%-os páratartalom melletti egyensúlyozás után teszteltük. A vizsgálati módszert lásd a 3.2.3.2.

4.3 Eredmények és megbeszélés

4.3.1 A termék átláthatóságának megfigyelése

A 4-1. Ábra az ehető filmeket és kapszulákat mutatja be, amelyeket a HPMC és a HPS összevonásával készítenek 70:30 összetett arányban. Amint az az ábrán látható, a termékek jó átláthatósággal rendelkeznek, ami azt jelzi, hogy a HPMC és a HP -k hasonló törésmutatókkal rendelkeznek, és a kettő összetétele után homogén vegyületet lehet elérni.

4.3.2 Optikai mikroszkópos felvételek HPMC/HPS komplexekről festés előtt és után

A 4-2. Ábra a tipikus morfológiát mutatja be a HPMC/HPS komplexek festése előtt és után, különféle összetett arányokkal, amelyeket optikai mikroszkóp alatt figyeltünk meg. As can be seen from the figure, it is difficult to distinguish the HPMC phase and the HPS phase in the unstained figure; A festett tiszta HPMC és a Pure HP -k megmutatják saját egyedi színeiket, ami azért van, mert a HPS és a jód reakciója a jódon keresztül, a színének festésével sötétebbé válik. Ezért a HPMC/HPS összetett rendszer két fázisa egyszerűen és egyértelműen megkülönböztethető, ami azt is bizonyítja, hogy a HPMC és a HP -k nem elegyeznek és nem képezhetnek homogén vegyületet. Amint az az ábrán látható, a HPS-tartalom növekedésével, az ábrán a sötét terület (HPS fázis) területe a várt módon növekszik, ezáltal megerősítve, hogy a kétfázisú átrendezés bekövetkezik ebben a folyamatban. Ha a HPMC tartalma meghaladja a 40%-ot, a HPMC a folyamatos fázis állapotát mutatja, és a HPS diszpergálódik a HPMC folyamatos fázisában, mint a diszpergált fázis. Ezzel szemben, ha a HPMC tartalma alacsonyabb, mint 40%, a HPS folyamatos fázis állapotát mutatja, és a HPMC diszpergálódik a HPS folyamatos fázisában, mint egy diszpergált fázis. Therefore, in the 5% HPMC/HPS compound solution, with the increasing HPS content, the opposite happened when the compound ratio was HPMC/HPS 40:60. A folyamatos fázis a kezdeti HPMC fázisról a későbbi HPS fázisra változik. By observing the phase shape, it can be seen that the HPMC phase in the HPS matrix is ​​spherical after dispersion, while the dispersed shape of the HPS phase in the HPMC matrix is ​​more irregular.

Ezenkívül a festés után a HPMC/HPS komplexben a világos színű terület (HPMC) és a sötét színű terület (HPS) területének arányának kiszámításával (a mezofázis helyzetének figyelembevétele nélkül) azt találtuk, hogy HPMC (világos szín)/HPS (sötét szín) az ábrán Az arány mindig nagyobb, mint a tényleges HPMC/HPS vegyületarány. Például az 50:50 vegyületarányú HPMC/HPS vegyület festési diagramján a HPS területe az interfázisú területen nincs kiszámítva, és a világos/sötét terület aránya 71/29. Ez az eredmény megerősíti, hogy a HPMC/HPS kompozit rendszerben nagyszámú mezofázis létezik.

Köztudott, hogy a teljesen kompatibilis polimer kompaundáló rendszerek meglehetősen ritkák, mivel a polimer kompaundálási folyamat során a kompaundálás hője általában pozitív, és a kompaundálás entrópiája általában alig változik, így a kompaundálás során a szabad energia pozitív értékre változik. A HPMC/HPS vegyületrendszerben azonban a HPMC és a HPS még mindig nagyobb fokú kompatibilitást ígér, mivel a HPMC és a HPS egyaránt hidrofil poliszacharidok, ugyanazt a szerkezeti egységet – glükózt – tartalmazzák, és ugyanazt a funkciós csoportot átadják hidroxipropil. A többszörös mezofázis jelensége a HPMC/HPS vegyületrendszerben azt is jelzi, hogy a vegyületben lévő HPMC és HPS bizonyos fokú kompatibilitást mutat, és hasonló jelenség fordul elő a keményítő-polivinil-alkohol keverékrendszerben lágyító hozzáadásával. is megjelent [339].

4.3.3 A mikroszkopikus morfológia és az összetett rendszer makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolat

A HPMC/HPS kompozit rendszer morfológiájának, a fázis elválasztási jelenségének, átláthatóságának és mechanikai tulajdonságainak kapcsolatát részletesen megvizsgáltuk. Figure 4-3 shows the effect of HPS content on the macroscopic properties such as transparency and tensile modulus of HPMC/HPS compound system. Az ábrából látható, hogy a tiszta HPMC átláthatósága magasabb, mint a tiszta HP -ké, főleg azért, mert a keményítő átkristályosítása csökkenti a HP -k átláthatóságát, és a keményítő hidroxi -propil -módosítása szintén fontos oka annak, hogy csökkentsék az átláthatóság csökkentését. HPS [340, 341]. Az ábrából megtalálható, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer transzmittanciájának minimális értéke lesz a HPS -tartalom különbségével. Az összetett rendszer transzmittanciája, a HPS -tartalom 70%alatti tartományában növekszikiT csökken a HPS -tartalom növekedésével; Ha a HPS -tartalom meghaladja a 70%-ot, akkor növekszik a HPS -tartalom növekedésével. Ez a jelenség azt jelenti, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer nem elegyíthető, mivel a rendszer fázis elválasztási jelensége a fényáteresztőképesség csökkenéséhez vezet. Éppen ellenkezőleg, a fiatalok összetett rendszerének modulusa szintén minimális pontot jelentett a különböző arányokkal, és a Young modulusa tovább csökkent a HPS -tartalom növekedésével, és elérte a legalacsonyabb pontot, amikor a HPS -tartalom 60%volt. A modulus tovább növekedett, és a modulus kissé növekedett. A HPMC/HPS összetett rendszer Young modulusa minimális értéket mutatott, amely azt is jelezte, hogy az összetett rendszer nem elegyíthetetlen rendszer. A HPMC/HPS összetett rendszer fényáteresztőképességének legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC folyamatos fázis fázisátmeneti pontjával a diszpergált fázishoz, és a Young modulusának legkisebb pontja a 4-2. Ábrán.

4.3.4 Az oldatkoncentráció hatása a vegyületrendszer mikroszkópos morfológiájára

A 4-4. Ábra az oldat-koncentráció hatását mutatja a HPMC/HPS összetett rendszer morfológiájára és fázisátmenetére. Amint az az ábrán látható, az alacsony 3% HPMC/HPS vegyület rendszer koncentrációja a HPMC/HPS vegyület arányában 40:60, az együttes szerkezet megjelenése megfigyelhető; Míg a 7% -os oldat magas koncentrációjában ezt a folyamatos szerkezetet figyeljük meg az ábrán, amelynek összetételi aránya 50:50. Ez az eredmény azt mutatja, hogy a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmeneti pontja bizonyos koncentrációfüggőséggel rendelkezik, és a fázisátmenet HPMC/HPS vegyületének aránya növekszik az összetett oldat -koncentráció növekedésével, és a HPS hajlamos folyamatos fázist képezni. . . Ezenkívül a HPC folyamatos fázisban diszpergált HPS -domének hasonló formákat és morfológiákat mutattak a koncentráció változásával; Míg a HPC diszpergált fázisok a HPS folyamatos fázisában eltérő formákat és morfológiákat mutattak különböző koncentrációban. És az oldatkoncentráció növekedésével a HPMC diszperziós területe egyre szabálytalan lett. Ennek a jelenségnek a fő oka az, hogy a HPS -oldat viszkozitása sokkal magasabb, mint a HPMC oldat szobahőmérsékleten, és a HPMC fázis hajlandósága elnyomódik a felületi feszültség miatt.

4.3.5 Az oldat -koncentráció hatása az összetett rendszer mechanikai tulajdonságaira

A 4-4. Ábra morfológiájának megfelelő, a 4-5. Ábra a különböző koncentrációs oldatokban képződött kompozit filmek szakító tulajdonságait mutatja. Az ábrából látható, hogy a Young modulusa és megnyúlása a HPMC/HPS kompozit rendszer szünetében általában csökken az oldatkoncentráció növekedésével, amely összhangban van a HPMC fokozatos átalakulásával a folyamatos fázisból a 4. ábrán a diszpergált fázisba. -4. A mikroszkopikus morfológia következetes. Mivel a Young HPMC homopolimerének modulusa magasabb, mint a HPSé, azt jósolják, hogy a Young HPMC/HPS kompozit rendszerének modulusa javul, ha a HPMC a folyamatos fázis.

4.4 E fejezet összefoglalása

Ebben a fejezetben különböző koncentrációjú és keverési arányú HPMC/HPS vegyület oldatok és ehető kompozit filmek készültek, valamint a HPMC/HPS vegyületrendszer mikroszkópos morfológiáját és fázisátalakulását figyeltük meg a jódfestés optikai mikroszkópos elemzésével a keményítőfázisok megkülönböztetésére. UV-vis spektrofotométerrel és mechanikai tulajdonságvizsgálóval vizsgáltuk a HPMC/HPS ehető kompozit filmjének fényáteresztő képességét és mechanikai tulajdonságait, valamint a különböző koncentrációk és keverési arányok hatását a keverőrendszer optikai és mechanikai tulajdonságaira. A HPMC/HPS vegyületrendszer mikroszerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolatot a kompozit rendszer mikroszerkezetének, például mikroszerkezetének, fázisátalakulásának és fázisszétválasztásának, valamint a makroszkopikus tulajdonságoknak, például optikai és mechanikai tulajdonságoknak a kombinálásával állapítottuk meg. A főbb megállapítások a következők:

1. Az optikai mikroszkóp elemzési módszer a keményítőfázisok jódfestéssel történő megkülönböztetésére a legegyszerűbb, közvetlen és leghatékonyabb módszer a keményítő-alapú vegyületrendszerek morfológiájának és fázisátmenetének tanulmányozására. A jódfestéssel a keményítő fázisa sötétebb és sötétebbnek tűnik fénymikroszkópos vizsgálat alatt, míg a HPMC nem festett, ezért világosabbnak tűnik.
2. A HPMC/HPS összetett rendszer nem elengedhetetlen, és van egy fázisátmeneti pont az összetett rendszerben, és ennek a fázisátmeneti pontnak van egy bizonyos összetett arányfüggősége és az oldat -koncentrációfüggőség.
3. The HPMC/HPS compound system has good compatibility, and a large number of mesophases are present in the compound system. A közbenső fázisban a folytonos fázis a diszpergált fázisban részecskék formájában diszpergálódik.
4. The dispersed phase of HPS in HPMC matrix showed similar spherical shape at different concentrations; A HPMC szabálytalan morfológiát mutatott a HPS mátrixban, és a morfológia szabálytalansága növekedett a koncentráció növekedésével.
5. Megállapítottam a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, fázisátalakulása, átlátszósága és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolatot. a. A vegyületrendszer átlátszóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folytonos fázisból a diszpergált fázisba, és a szakító modulus csökkenésének minimális pontjával. b. A Young-modulus és a szakadási nyúlás az oldatkoncentráció növekedésével csökken, ami ok-okozati összefüggésben áll a HPMC morfológiai változásával a vegyületrendszerben folytonos fázisból diszpergált fázisba.

Összefoglalva: a HPMC/HPS kompozit rendszer makroszkopikus tulajdonságai szorosan kapcsolódnak annak mikroszkópos morfológiai szerkezetéhez, fázisátmenethez, fázis elválasztáshoz és más jelenségekhez, valamint a kompozitok tulajdonságaival a kompozit fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával szabályozhatók. rendszer.

5. fejezet A HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának hatása a HPMC/HPS összetett rendszer reológiai tulajdonságaira

Közismert, hogy a keményítő kémiai szerkezetének kis változásai drámai változásokhoz vezethetnek reológiai tulajdonságaiban. Ezért a kémiai módosítás lehetőséget kínál a keményítő-alapú termékek reológiai tulajdonságainak javítására és szabályozására [342]. A keményítő kémiai szerkezetének reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásainak elsajátítása viszont jobban megérti a keményítő-alapú termékek szerkezeti tulajdonságait, és alapot nyújt a javított keményítő funkcionális tulajdonságokkal rendelkező módosított keményítők megtervezéséhez [235]. A hidroxi -propil -keményítő egy professzionális módosított keményítő, amelyet széles körben használnak az élelmiszer és az orvostudomány területén. Általában a natív keményítő és propilén -oxid és lúgos körülmények között történő éterező reakcióval állítják elő. A hidroxi -propil hidrofil csoport. Ezeknek a csoportoknak a bevezetése a keményítő molekuláris láncba megtörheti vagy gyengítheti az intramolekuláris hidrogénkötéseket, amelyek fenntartják a keményítő granulátum szerkezetét. Ezért a hidroxi -propil -keményítő fizikai -kémiai tulajdonságai a molekuláris láncon a hidroxi -propilcsoportok szubsztitúciójának mértékéhez kapcsolódnak [233, 235, 343, 344].

Számos tanulmány megvizsgálta a hidroxi -propil -szubsztitúciós foknak a hidroxi -propil -keményítő fizikai -kémiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását. Han et al. Megvizsgálta a hidroxi -propil viaszkeményítő és a hidroxi -propil -kukoricakeményítő hatását a koreai ragacsos rizs sütemények szerkezetére és retrogradációs jellemzőire. A tanulmány megállapította, hogy a hidroxi -propilezés csökkentheti a keményítő zselatinizációs hőmérsékletét és javíthatja a keményítő víztartási képességét. A teljesítmény, és szignifikánsan gátolta a keményítő öregedő jelenségét a koreai ragacsos rizs süteményekben [345]. Kaur et al. Megvizsgálta a hidroxi -propil -helyettesítésnek a burgonyakeményítő különféle fajtáinak fizikai -kémiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását, és megállapította, hogy a burgonyakeményítő hidroxi -propil -helyettesítésének mértéke eltérő fajtáktól eltérő, és a keményítő tulajdonságaira gyakorolt ​​hatása a szignifikánsan szignifikánsabb; A hidroxi -propilációs reakció sok fragmenst és hornyot okoz a keményítő granulátumok felületén; A hidroxi -propil -szubsztitúció jelentősen javíthatja a duzzadási tulajdonságokat, a víz oldhatóságát és a keményítő oldhatóságát a dimetil -szulfoxidban, és javíthatja a paszta átláthatóságát [346]. Lawal et al. megvizsgálta a hidroxi -propil -helyettesítésnek az édesburgonya -keményítő tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását. A tanulmány kimutatta, hogy a hidroxi -propil -módosítás után javult a keményítő szabad duzzadási képessége és víz oldhatósága; A natív keményítő átkristályosítását és retrogradációját gátoltuk; Javítható az emészthetőség [347]. Schmitz et al. Készített hidroxi-propil-tapioca keményítőt, és úgy találta, hogy magasabb duzzanási képessége és viszkozitása, alacsonyabb öregedési sebessége és magasabb a fagy-olvadás stabilitása [344].

Kevés tanulmány készül a hidroxi-propil-keményítő reológiai tulajdonságairól, valamint a hidroxi-propil-módosításnak a keményítő-alapú összetett rendszerek reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásairól eddig ritkán számoltak be. Chun et al. tanulmányozta az alacsony koncentrációjú (5%) hidroxi-propil-rizs keményítő oldat reológiáját. Az eredmények azt mutatták, hogy a hidroxi-propil-módosításnak a keményítőoldat egyensúlyi állapotára és dinamikus viszkoelaszticitására gyakorolt ​​hatása a szubsztitúciós fokhoz kapcsolódott, és a hidroxi-propil-propil-helyettesítés kis mennyiségű mennyiségű mennyiségű a keményítő oldatok reológiai tulajdonságait; A keményítőoldatok viszkozitási együtthatója csökken a szubsztitúciós fok növekedésével, és reológiai tulajdonságainak hőmérsékleti függése növekszik a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Az összeg csökken a szubsztitúció növekedésével [342]. Lee et al. megvizsgálta a hidroxi -propil -helyettesítésnek az édesburgonya -keményítő fizikai tulajdonságaira és reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását, és az eredmények azt mutatták, hogy a keményítő duzzadó képessége és víz oldhatósága növekedett a hidroxi -propil -helyettesítés mértékének növekedésével; Az entalpia érték csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével; A viszkozitási együttható, a komplex viszkozitás, a hozam -feszültség, a komplex viszkozitás és a keményítőoldat dinamikus modulusa mind csökken a hidroxi -propil -szubsztitúciós fok, a folyadékindex és a veszteségi tényező növekedésével, amely növekszik a hidroxi -propil -helyettesítés mértékével; A keményítő ragasztó gél erőssége csökken, a fagyasztás-olvadás stabilitása növekszik, és a szinerézishatás csökken [235].

Ebben a fejezetben megvizsgálták a HPC/HPS hideg- és forró gél -összetett rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását a HPMC/HPS -szubsztitúciós fokra. Az átmeneti helyzet nagy jelentőséggel bír a szerkezet kialakulása és a reológiai tulajdonságok közötti kapcsolat alapos megértésében. Ezenkívül előzetesen megvitatták a HPMC/HPS fordított hűtő-összetett rendszer gélesedési mechanizmusát, hogy elméleti útmutatást nyújtsunk más hasonló fordított hőhűtés gélrendszerekhez.

5.1 Anyagok és felszerelések

5.1.1 Fő kísérleti anyagok

5.1.2 Főbb műszerek és berendezések

5.2 Kísérleti módszer

5.2.1 Összetett megoldások előkészítése

Különböző keverési arányú (100/0, 50/50, 0/100) 15%-os HPMC/HPS vegyület oldatokat és különböző hidroxipropil-szubsztitúciós fokú HPS-eket (G80, A939, A1081) készítettem. Az A1081, A939, HPMC és vegyület oldataik elkészítési módjait a 2.2.1. A G80 és HPMC-vel készített vegyületoldatai 1500 psi nyomáson és 110°C-on autoklávban történő keveréssel zselatinizálódnak, mivel a G80 Natív keményítő magas amilóztartalmú (80%), és zselatinizációs hőmérséklete 100 °C-nál magasabb, ami nem az eredeti vízfürdős zselatinizálási módszerrel [348].

5.2.2 Különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúciójú HPMC/HPS vegyület oldatok reológiai tulajdonságai

5.2.2.1 A reológiai elemzés elve

Ugyanaz, mint a 2.2.2.1

5.2.2.2 Áramlási mód teszt módszer

A 60 mm átmérőjű párhuzamos lemezbilincset használtuk, és a lemez távolságot 1 mm -re állítottuk.

1. Van egy nyírás előtti áramlási vizsgálati módszer és egy háromlépcsős tixotropia. Ugyanaz, mint a 2.2.2.2.
2. Áramlási vizsgálati módszer a nyíró előtti és tixotropikus gyűrű tixotropia nélkül. A teszt hőmérséklete 25 ° C, a. Nyírás növekvő sebességgel, nyírási sebesség tartomány 0-1000 S-1, nyírási idő 1 perc; b. Állandó nyírás, nyírási sebesség 1000 S-1, nyírási idő 1 perc; c. Csökkent sebességnyírás, a nyírási sebesség tartománya 1000-0s-1, a nyírási idő pedig 1 perc.

5.2.2.3 Oszcillációs mód vizsgálati módszer

60 mm átmérőjű párhuzamos lemezes rögzítést használtunk, és a lemeztávolságot 1 mm-re állítottuk be.

1. Deformációs változó söprés. A teszt hőmérséklete 25 ° C, 1 Hz frekvencia, deformáció 0,01-100 %.
2. Hőmérséklet -szkennelés. 1 Hz frekvencia, deformáció 0,1 %, a. Fűtési folyamat, hőmérséklet 5-85 ° C, fűtési sebesség 2 ° C/perc; b. Hűtési folyamat, hőmérséklet 85-5 ° C, hűtési sebesség 2 ° C/perc. A minta körül szilikonolaj -tömítést használnak, hogy elkerüljék a nedvességvesztést a tesztelés során.
3. Frekvencia söprés. Változás 0,1 %, frekvencia 1-100 rad/s. A vizsgálatokat 5 °C-on, illetve 85 °C-on hajtottuk végre, és a vizsgálat előtt 5 percig a teszthőmérsékleten ekvilibráltuk.

ahol n′ és n″ a log G′-log ω és log G″-log ω meredeksége, rendre;

G0′ és G0″ a log G′-log ω és a log G″-log ω metszéspontja.

5.2.3 Optikai mikroszkóp

5.2.3.1 A műszer alapelve

Ugyanaz, mint a 4.2.3.1

5.2.3.2 Tesztelési módszer

A 3% 5: 5 HPMC/HPS összetett oldatot különböző hőmérsékleten vettük ki 25 ° C, 45 ° C és 85 ° C hőmérsékleten, egy olyan üveglemezre esettünk, amelyet ugyanazon a hőmérsékleten tartottak, és vékony filmbe öntöttük. Réteg oldat és szárítva ugyanabban a hőmérsékleten. A filmeket 1% jódoldattal festettük, a megfigyelés céljából a fénymikroszkóp mezőjébe helyeztük és fényképeztük.

5.3 Eredmények és megbeszélés

5.3.1 Viszkozitás és áramlási mintázat elemzése

5.3.1.1 Áramlási vizsgálati módszer pre-nyíró és tixotropikus gyűrű nélkül tixotropia

Az áramlási vizsgálati módszer alkalmazásával a nyírás előtti és a tixotropikus gyűrű tixotropikus módszerét vizsgálták a HPMC/HPS összetett oldat viszkozitását, amely különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítő HPS-vel rendelkezik. Az eredményeket az 5-1. Ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy az összes minta viszkozitása csökkenő tendenciát mutat a nyírási sebesség növekedésével a nyíróerő hatására, amely bizonyos fokú nyíróvékonyodási jelenséget mutat. A legtöbb nagy koncentrációjú polimer oldat vagy olvadás erőteljes szétválasztást és molekuláris átrendeződést végez nyíró alatt, így ál-pooplasztikus folyadék viselkedést mutatva [305, 349, 350]. Ugyanakkor a HPC/HPS összetett oldatok nyírási fokozata eltérő HPS -oldatok, amelyek különböző hidroxi -propil -szubsztitúciós fokokkal különböznek.

5-1. ábra A HPS/HPMC oldat viszkozitása a nyírási sebesség függvényében a HPS eltérő hidropropil-helyettesítési fokával (előnyírás nélkül a tömör és az üreges szimbólumok növekvő sebességű, illetve csökkenő sebességű folyamatot mutatnak)

Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS -minta viszkozitása és nyírási vékonyodási foka magasabb, mint a HPMC/HPS összetett minta, míg a HPMC oldat nyíróvékonysági foka a legalacsonyabb, főleg azért alacsony hőmérsékleten szignifikánsan magasabb, mint a HPMC. Ezenkívül az azonos vegyület arányú HPMC/HPS összetett oldat esetében a viszkozitás növekszik a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokral. Ennek oka az lehet, hogy a hidroxi -propilcsoportok hozzáadása a keményítőmolekulákban megszakítja az intermolekuláris hidrogénkötéseket, és így a keményítő granulátumok széteséséhez vezet. A hidroxi -propilezés szignifikánsan csökkentette a keményítő nyírási vékonyodási jelenségét, és a natív keményítő nyíróvékonyság jelensége volt a legnyilvánvalóbb. A hidroxi -propil -helyettesítési fok folyamatos növekedésével a HPS nyírási csökkentése fokozatosan csökkent.

All samples have thixotropic rings on the shear stress-shear rate curve, indicating that all samples have a certain degree of thixotropy. A tixotróp erősséget a tixotróp gyűrűterület nagysága jelenti. Minél több tixotropikus a minta [351]. A mintaoldat n folyási indexe és K viszkozitási együtthatója az Ostwald-de Waele erőtörvénnyel számítható (lásd a (2-1) egyenletet).

5-1. Táblázat Az áramlási viselkedés-index (N) és a folyadékkonzisztencia-index (K) a növekvő sebesség és a csökkentési sebesség és a tixotropia hurok területe a HPS/HPMC oldat területén, eltérő hidropropil-helyettesítési fokos HPS fokozatban 25 ° C-on

Az 5-1. Táblázat mutatja az N áramlási indexet, a viszkozitású koefficiens K és a HPMC/HPS összetett oldatok tixotropikus gyűrű területét, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítő HP-kkel, a nyírás és a nyírás csökkentésének folyamatában. A táblázatból látható, hogy az összes minta n áramlási indexe kisebb, mint 1, ami azt jelzi, hogy minden mintaoldat pszeudoplasztikus folyadék. Az azonos HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokú HPMC/HPS összetett rendszer esetében az N áramlási index növekszik a HPMC -tartalom növekedésével, jelezve, hogy a HPMC hozzáadása miatt az összetett megoldás erősebb newtoni folyadékjellemzőket mutat. A HPMC -tartalom növekedésével azonban a V viszkozitási együttható folyamatosan csökkent, jelezve, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a vegyület oldat viszkozitását, mivel a V viszkozitási együttható arányos volt a viszkozitással. A növekvő nyírási stádiumban a különböző hidroxi -propil -szubsztitúciós fokokkal rendelkező tiszta HP -k N értéke és k értéke mind a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, jelezve, hogy a hidroxi -propilációs módosítás javíthatja a keményítő pszeudoplaszticitását és csökkentheti a mereménység oldatok viszkozitását. Ellenkezőleg, az n értéke a helyettesítési fok növekedésével nő a csökkenő nyírási szakaszban, jelezve, hogy a hidroxipropilezés javítja az oldat newtoni folyadék viselkedését nagy sebességű nyírás után. A HPMC/HPS vegyület rendszer N értékét és k értékét mind a HPS hidroxi -propilációja, mind a HPMC befolyásolta, amelyek együttes hatásuk eredményei voltak. A növekvő nyírási fokozathoz képest a csökkenő nyírási szakaszban az összes minta n értéke nagyobb lett, míg a K értékek kisebbek lettek, ami azt jelzi, hogy a vegyület oldat viszkozitása nagy sebességű nyírás után csökkent, és a A vegyület oldatának newtoni folyadék viselkedése javult. .

A tixotróp gyűrű területe a HPMC tartalom növekedésével csökkent, ami azt jelzi, hogy a HPMC hozzáadása csökkentette a vegyület oldatának tixotrópiáját és javította a stabilitást. Az azonos keverési arányú HPMC/HPS vegyület oldatnál a tixotróp gyűrű területe a HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának növekedésével csökken, ami azt jelzi, hogy a hidroxipropilezés javítja a HPS stabilitását.

5.3.1.2 Nyírási módszer elővágással és háromlépcsős tixotróp módszerrel

A nyírási módszert megelőző nyírási módszert használtuk a HPMC/HPS vegyület oldat viszkozitásának megváltoztatásához, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítő HP-kkel, nyírási sebességgel. Az eredményeket az 5-2. Ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy a HPMC -oldat szinte nincs nyírási vékonyodása, míg a többi minta nyírási vékonyodást mutat. Ez összhangban áll a nyírási módszerrel elért eredményekkel, a nyírás előtt. Az ábrából azt is látható, hogy alacsony nyírási sebességnél a nagyon hidroxi -propil helyettesített minta fennsíkot mutat.

5-2. ábra: HPS/HPMC oldat viszkozitása a nyírási sebesség függvényében a HPS eltérő hidropropil-helyettesítési fokával (előnyírással)

Az illesztéssel kapott nulla nyírási viszkozitás (H0), áramlási index (N) és viszkozitási együtthatót (K) az 5-2. Táblázat mutatja. A táblázatból láthatjuk, hogy a tiszta HPS-minták esetében a mindkét módszerrel kapott N-értékek a helyettesítés mértékével növekszenek, jelezve, hogy a keményítőoldat szilárdszerű viselkedése csökken, amikor a helyettesítés mértéke növekszik. A HPMC-tartalom növekedésével az N értékek mindegyike lefelé mutató tendenciát mutatott, jelezve, hogy a HPMC csökkentette a megoldás szilárdszerű viselkedését. Ez azt mutatja, hogy a két módszer kvalitatív elemzési eredményei következetesek.

Összehasonlítva az ugyanazon mintára kapott adatok különböző vizsgálati módszerek mellett, kiderült, hogy az előzetes nyilatkozat után kapott N értéke mindig nagyobb, mint a felírás előtti módszer által kapott módszer, amely azt jelzi, hogy a Pre-vel kapott kompozit rendszer -A nyilatkozat egy szilárdszerű, a viselkedés alacsonyabb, mint a módszerrel, amelyet előzetes nyilatkozat nélkül mért. Ennek oka az, hogy a teszt során nyírás előtti végső eredmény valójában a nyírási sebesség és a nyírási idő együttes hatása, míg a nyírással végzett vizsgálati módszer először egy bizonyos ideig kiküszöböli a tixotropikus hatást. idő. Ezért ez a módszer pontosabban meghatározhatja a nyírók elvékonyodási jelenségét és az összetett rendszer áramlási jellemzőit.

A táblázatból azt is láthatjuk, hogy ugyanazon összetett arányhoz (5: 5) az összetett rendszer N értéke közel 1, és az előzetes nyírott N növekszik a hidroxi-propil-helyettesítés mértékével, amely azt mutatja, hogy a HPMC IS IS Az összetett rendszer folyamatos fázisa és a HPMC erősebb hatással van az alacsony hidroxi-propil-helyettesítési fokú keményítőmintákra, ami összhangban van azzal az eredményekkel, hogy az N érték növekszik a szubsztitúciós fok növekedésével anélkül, hogy az ellenkezője előzetes nyírást jelent. A két módszerben a különböző fokú szubsztitúciós összetett rendszerek K értékei hasonlóak, és nincs különösebben nyilvánvaló tendencia, míg a nulla nyírási viszkozitás egyértelmű lefelé mutató tendenciát mutat, mivel a nulla nyírási viszkozitás független a nyírástól arány. A belső viszkozitás pontosan tükrözi magát az anyag tulajdonságait.

5-3. Ábra A HPS/HPMC keverék oldatának három intervallum tixotropia különböző hidropropil-helyettesítési fokos HPS-rel

A háromlépcsős tixotróp módszerrel vizsgálták a hidroxipropil-keményítő különböző fokú hidroxi-propil-szubsztitúciójának hatását a vegyületrendszer tixotróp tulajdonságaira. Az 5-3. ábrán látható, hogy az alacsony nyírási szakaszban az oldat viszkozitása a HPMC tartalom növekedésével csökken, és a helyettesítési fok növekedésével csökken, ami összhangban van a zéró nyírási viszkozitás törvényével.

A szerkezeti visszanyerés mértékét a különböző idő után a helyreállítási szakaszban a viszkozitás -visszanyerési sebesség DSR -vel fejezi ki, és a számítási módszert a 2.3.2 -ben mutatjuk be. Az 5-2. Táblázatból látható, hogy ugyanabban a gyógyulási időn belül a tiszta HPS DSR szignifikánsan alacsonyabb, mint a tiszta HPMCé, ami elsősorban azért van, mert a HPMC molekula merev lánc, és relaxációs ideje rövid, és rövid A szerkezet rövid idő alatt helyreállítható. visszaszerez. Míg a HPS rugalmas lánc, a relaxációs ideje hosszú, és a szerkezet helyreállítása hosszú időt vesz igénybe. A szubsztitúciós fok növekedésével a tiszta HPS DSR csökken a szubsztitúciós fok növekedésével, jelezve, hogy a hidroxi -propiláció javítja a keményítő molekuláris láncának rugalmasságát, és hosszabbá teszi a HPS relaxációs idejét. Az összetett oldat DSR -je alacsonyabb, mint a tiszta HP -k és a tiszta HPMC minták, de a HPS -hidroxi -propil helyettesítési fokának növekedésével növekszik az összetett minta DSR -j A HPS hidroxi -propil -helyettesítésének növekedése. Csökken a radikális helyettesítés növekedésével, ami összhangban áll az eredményekkel a nyilatkozat előtti.

5-2. Táblázat nulla nyírási viszkozitás (H0), áramlási viselkedés index (N), folyadékkonzisztencia-index (K) A növekvő sebesség és a szerkezet visszanyerésének foka (DSR) egy bizonyos helyreállítási idő után a HPS/HPMC oldathoz, eltérő hidropropiltal HPS helyettesítési foka 25 ° C -on

5.3.2 Lineáris viszkoelasztikus régió

Közismert, hogy a hidrogélek esetében a G 'tárolási modulust a tényleges molekuláris láncok keménysége, szilárdsága és száma határozza meg, és a G ′ ′ veszteségmodulust a kis molekulák és a funkcionális csoportok migrációja, mozgása és súrlódása határozza meg. . Ezt a súrlódási energiafogyasztás, például a rezgés és a forgás határozza meg. A G ′ és a G ″ veszteségmodulus metszéspontjának létezési jele (azaz tan δ = 1). Az oldatból a gélbe történő átmenetet gélpontnak nevezzük. A G ′ és a G ″ veszteségi modulust gyakran használják a gélesedési viselkedés, a gélhálózati struktúra képződési sebességének és szerkezeti tulajdonságainak tanulmányozására [352]. Ezek tükrözhetik a belső szerkezet fejlődését és a molekuláris szerkezetet a gélhálózati struktúra kialakulása során. interakció [353].

Az 5-4. Ábra mutatja a HPMC/HPS vegyület oldatok feszültségseprő-görbéit, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési HP-kkel, 1 Hz frekvencián és 0,01%-100%törzstartományban. Az ábrából látható, hogy az alacsonyabb deformációs területen (0,01–1%) az összes minta a HPMC kivételével G '> G ″, gélállapotot mutatva. A HPMC esetében a G 'teljes formájában van, a változó tartomány mindig kevesebb, mint G ”, jelezve, hogy a HPMC oldat állapotban van. Ezenkívül a különböző minták viszkoelaszticitásának deformációs függősége eltérő. A G80 mintában a viszkoelaszticitás frekvenciafüggése nyilvánvalóbb: ha a deformáció meghaladja a 0,3%-ot, akkor látható, hogy a G 'fokozatosan csökken, a G jelentős növekedésével jár. növekedés, valamint a tan δ jelentős növekedése; és keresztezik, ha a deformációs mennyiség 1,7%, ami azt jelzi, hogy a G80 gélhálózati struktúrája súlyosan sérült, miután a deformációs összeg meghaladja az 1,7%-ot, és megoldás állapotában van.

5-4. ábra Tárolási modulus (G′) és veszteségi modulus (G″) a HPS/HPMC-keverékek alakváltozásaihoz képest a HPS eltérő hidroipropil-helyettesítési fokával (a tömör és üreges szimbólumok G′-t és G″-t jelenítenek meg)

5-5. ábra Tan δ vs. törzs a HPMC/HPS keverék oldathoz a HPS eltérő hidropropil-szubsztitúciós fokával

Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS lineáris viszkoelasztikus régiója nyilvánvalóan szűkül a hidroxi -propil -helyettesítési fok csökkenésével. Más szavakkal, mivel a szubsztitúció HPS -hidroxi -propil -foka növekszik, a tan δ görbe szignifikáns változásai általában a magasabb deformációs mennyiségben jelennek meg. Különösen a G80 lineáris viszkoelasztikus régiója a legszűkebb a minták közül. Ezért a G80 lineáris viszkoelasztikus régióját használják a meghatározáshoz

A deformációs változó értékének meghatározásának kritériumai a következő tesztsorozatban. Az azonos összetett arányú HPMC/HPS összetett rendszer esetében a lineáris viszkoelasztikus régió szintén szűkíti a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának csökkenését, de a hidroxi -propil -helyettesítési fok csökkenő hatása a lineáris viszkoelasztikus régióra nem olyan nyilvánvaló.

5.3.3 Viscoelasztikus tulajdonságok fűtés és hűtés közben

Az 5-6. Ábra a HPC/HPS vegyület oldatának dinamikus viszkoelasztikus tulajdonságait a HPC/HPS vegyület oldatai, amelyek különböző fokú hidroxi-propil-szubsztitúcióval rendelkeznek. Amint az az ábrán látható, a HPMC négy szakaszot mutat a fűtési folyamat során: egy kezdeti fennsík-régió, két struktúra-formáló szakasz és egy végső fennsík régió. A kezdeti fennsík stádiumában, a G '<G ″, a G' és G ″ értékei kicsik, és általában a hőmérséklet növekedésével kissé csökkennek, megmutatva a folyékony viszkoelasztikus viselkedést. A HPMC termikus gélesedésének két különálló szakaszában van a szerkezetképződés, amelyet a G ′ és a G ″ kereszteződése határol (vagyis az oldat-gél átmeneti pont, körülbelül 49 ° C), ami összhangban áll a korábbi jelentésekkel. Konzisztens [160, 354]. Magas hőmérsékleten, a hidrofób asszociáció és a hidrofil asszociáció miatt a HPMC fokozatosan képezi a hálózat közötti struktúrát [344, 355, 356]. A farok fennsíkjának régiójában a G 'és G ″ értékei magasak, ami azt jelzi, hogy a HPMC gélhálózati struktúra teljesen kialakul.

A HPMC e négy stádiuma szekvenciálisan fordított sorrendben jelenik meg, amikor a hőmérséklet csökken. A G 'és a G ″ kereszteződése az alacsony hőmérsékleti régióba vált, kb. 32 ° C -on a hűtési szakaszban, ami a hiszterézisnek [208] vagy a lánc kondenzációs hatása lehet alacsony hőmérsékleten [355]. A HPMC -hez hasonlóan a fűtési folyamat során más minták is négy szakaszban vannak, és a reverzibilis jelenség a hűtési folyamat során fordul elő. Az ábrából azonban látható, hogy a G80 és az A939 egyszerűsített eljárást mutat, a G 'és a G ”közötti kereszteződés nélkül, és a G80 görbe még nem is jelenik meg. A platform területe a hátsó részén.

A tiszta HP -k esetében a magasabb hidroxi -propil -helyettesítés eltolhatja mind a gélképződés kezdeti, mind végső hőmérsékletét, különösen a kezdeti hőmérsékletet, amely 61 ° C a G80, A939 és A1081 esetében. , 62 ° C és 54 ° C. Ezenkívül az azonos összetett arányú HPMC/HPS minták esetében, mivel a szubsztitúciós mértéke növekszik, a G 'és a G ″ értékek mindkettő csökken, ami összhangban áll a korábbi vizsgálatok eredményeivel [357, 358]. Ahogy a helyettesítés mértéke növekszik, a gél textúrája puha lesz. Ezért a hidroxi -propiláció megszakítja a natív keményítő rendezett szerkezetét és javítja annak hidrofilitását [343].

A HPMC/HPS összetett minták esetében mind a G ', mind a G ″ a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, ami összhangban volt a tiszta HP -k eredményeivel. Sőt, a HPMC hozzáadásával a helyettesítési fok szignifikáns hatással volt a G ′ -re, a G -vel való hatás kevésbé kiejthető.

Az összes HPMC/HPS kompozit minta viszkoelasztikus görbéi ugyanazt a tendenciát mutatták, amely alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten HPMC -nek felel meg. Más szavakkal, alacsony hőmérsékleten a HPS uralja az összetett rendszer viszkoelasztikus tulajdonságait, míg magas hőmérsékleten a HPMC meghatározza az összetett rendszer viszkoelasztikus tulajdonságait. Ez az eredmény elsősorban a HPMC -nek tulajdonítható. Különösen a HPS egy hideg gél, amely fűtéskor a gélállapotról oldat állapotára változik; Éppen ellenkezőleg, a HPMC egy forró gél, amely fokozatosan növeli a hőmérsékleti hálózati struktúrát. A HPMC/HPS összetett rendszer esetében, alacsony hőmérsékleten, az összetett rendszer gél tulajdonságait elsősorban a HPS hideg gél és magas hőmérsékleten adja meg, meleg hőmérsékleten a HPMC gélesedése dominál az összetett rendszerben.

5-6.

A HPMC/HPS kompozit rendszer modulusa, amint az várható volt, a tiszta HPMC és a tiszta HPS moduljai között van. Ezenkívül a komplex rendszer G '> G ″ -et mutat a teljes hőmérsékleti szkennelési tartományban, ami azt jelzi, hogy mind a HPMC, mind a HPS intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhet a vízmolekulákkal, és intermolekuláris hidrogénkötéseket is képezhetnek egymással. Ezenkívül a veszteségi faktor görbén az összes komplex rendszernek kb. 45 ° C -on van, jelezve, hogy a folyamatos fázisátmenet a komplex rendszerben történt. Ezt a fázisátmenetet a következő 5.3.6 -ban tárgyaljuk. Folytassa a vitát.

5.3.4 A hőmérséklet hatása az összetett viszkozitásra

A hőmérsékletnek az anyagok reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának megértése fontos, mivel a feldolgozás és a tárolás során előfordulhat [359, 360]. 5 ° C-85 ° C tartományban a hőmérséklet hatása a HPM/HPS vegyület oldatok komplex viszkozitására, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési HPS-vel. Az 5-7. Ábra (a) ábrán látható, hogy a tiszta HPS komplex viszkozitása jelentősen csökken a hőmérséklet növekedésével; A tiszta HPMC viszkozitása a hőmérséklet növekedésével kissé csökken a kezdetről 45 ° C -ra. javulj.

Az összes összetett minta viszkozitási görbéi hasonló tendenciákat mutattak a hőmérsékleten, először a hőmérséklet növekedésével, majd a hőmérséklet növekedésével. Ezenkívül az összetett minták viszkozitása közelebb áll a HP -khez alacsony hőmérsékleten és közelebb a HPMC -hez magas hőmérsékleten. Ez az eredmény mind a HPMC, mind a HPS sajátos gélesedési viselkedéséhez is kapcsolódik. Az összetett minta viszkozitási görbéje gyors átmenetet mutatott 45 ° C -on, valószínűleg a HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetének köszönhetően. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a G80/HPMC 5: 5 összetett minta viszkozitása magas hőmérsékleten magasabb, mint a tiszta HPMC -nél, ami elsősorban a G80 magas hőmérsékleten magasabb belső viszkozitásának köszönhető [361]. Ugyanezen összetett arány mellett az összetett rendszer összetett viszkozitása csökken a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Ezért a hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba az intramolekuláris hidrogénkötések törését eredményezheti a keményítőmolekulákban.

A hőmérsékletnek a HPMC/HPS összetett rendszer komplex viszkozitására gyakorolt ​​hatása megfelel az Arrhenius kapcsolatnak egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül, és a komplex viszkozitás exponenciális kapcsolata van a hőmérséklethez. Az Arrhenius egyenlet a következő:

Közülük η* a komplex viszkozitás, Pa S;

A egy állandó, pa s;

T az abszolút hőmérséklet, k;

R a gázállandó, 8,3144 J · mol - 1 · k - 1;

E az aktivációs energia, J · mol - 1.

Az (5-3) képlet szerint illesztve a vegyület rendszer viszkozitási-hőmérsékleti görbéjét két részre lehet osztani a tan δ csúcs szerint 45 ° C-on; Az vegyes rendszert 5 ° C-45 ° C-on és 45 ° C-85 ° -on. Az E aktivációs energia kiszámított értékei −174 kJ · mol - 1 és 124 kJ · mol - 1 között vannak, és az A állandó értékei 6,24 × 10–11 pa · s és 1,99 × 1028 pa · s között vannak. Az illesztési tartományon belül az illesztett korrelációs együtthatók magasabbak voltak (R2 = 0,9071 –0,9892), a G80/HPMC minta kivételével. A G80/HPMC minta alacsonyabb korrelációs együtthatóval (R2 = 0,4435) van 45 ° C - 85 ° C hőmérsékleti tartományban, ami a G80 eredendően magasabb keménységének és gyorsabb súlyának köszönhető, mint a többi HPS kristályosodási sebességhez képest [ 362]. Ez a G80 tulajdonsága miatt valószínűbb, hogy nem homogén vegyületeket képez, ha HPMC-vel keverik.

5 ° C - 45 ° C hőmérsékleti tartományban a HPMC/HPS kompozit minta E -értéke valamivel alacsonyabb, mint a tiszta HP -ké, ami a HPS és a HPMC közötti kölcsönhatásnak köszönhető. Csökkentse a viszkozitás hőmérsékleti függőségét. A tiszta HPMC E -értéke magasabb, mint a többi mintaé. Az összes keményítőtartalmú minta aktiválási energiája alacsony pozitív érték volt, ami azt jelzi, hogy alacsonyabb hőmérsékleten a viszkozitás csökkenése a hőmérsékleten kevésbé volt kiejtve, és a készítmények keményítőszerű textúrát mutattak.

5-3. Táblázat Arrhenius egyenlet paraméterek (E: Aktivációs energia; A: állandó; R 2: meghatározási együttható) az (1) egyenletből a HPS/HPMC keverékekhez, különböző fokú HPS hidroxi-propilációval

A magasabb hőmérsékleti tartományban azonban 45 ° C - 85 ° C, az E érték kvalitatív módon megváltozott a tiszta HPS és a HPMC/HPS kompozit minták között, és a tiszta HPSS E -értéke 45,6 kJ · mol - 1 volt - a tartományban. 124 kJ · mol -1, a komplexek E értékei -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1 tartományban vannak. Ez a változás bemutatja a HPMC erős hatását a komplex rendszer aktiválási energiájára, mivel a tiszta HPMC E értéke -174 kJ mol -1. A tiszta HPMC és az összetett rendszer E értékei negatívak, ami azt jelzi, hogy magasabb hőmérsékleten a viszkozitás növekszik a hőmérséklet növekedésével, és a vegyület HPMC-szerű viselkedés textúráját mutatja.

A HPMC és a HPS hatása a HPMC/HPS összetett rendszerek komplex viszkozitására magas hőmérsékleten és alacsony hőmérsékleten összhangban áll a megvitatott viszkoelasztikus tulajdonságokkal.

5.3.5 Dinamikus mechanikai tulajdonságok

Az 5-8. Ábra a HPC/HPS összetett oldatok 5 ° C-on mutató frekvenciásseplési görbéket mutatja, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési oldatokkal. Az ábrából látható, hogy a tiszta HPS tipikus szilárdszerű viselkedést mutat (G ′> G ″), míg a HPMC folyadékszerű viselkedés (G '<G ″). Az összes HPMC/HPS készítmény szilárdszerű viselkedést mutatott. A legtöbb minta esetében mind a G ', mind a G ″ növekvő gyakorisággal növekszik, jelezve, hogy az anyag szilárdszerű viselkedése erős.

A tiszta HPMC -k egyértelmű frekvenciafüggést mutatnak, amelyet a tiszta HPS mintákban nehéz látni. Ahogy az várható volt, a HPMC/HPS komplex rendszer bizonyos fokú frekvenciafüggést mutatott. Az összes HPS-tartalmú minta esetében az N ′ mindig alacsonyabb, mint az N ″, és a G ″ erősebb frekvenciefüggést mutat, mint a G ', jelezve, hogy ezek a minták rugalmasabbak, mint a viszkózusok [352, 359, 363]. Ezért az összetett minták teljesítményét elsősorban a HPS határozza meg, ami elsősorban azért van, mert a HPMC alacsony hőmérsékleten alacsony viszkozitási oldatot mutat.

Az 5-4. Táblázat N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ HPS/HPMC-hez, különböző hidropropil szubsztitúciós HPS-fokon 5 ° C-on, az EQS-től meghatározva. (5-1) és (5-2)

5-8. Ábra Tárolási modulus (G ') és veszteségmodulus (G ″), szemben a HPS/HPMC keverékek frekvenciájával a HPS különböző hidroypropil-helyettesítési fokával 5 ° C-on

A tiszta HPMC -k egyértelmű frekvenciafüggést mutatnak, amelyet a tiszta HPS mintákban nehéz látni. A HPMC/HPS komplex várhatóan a ligandumrendszer bizonyos fokú frekvenciefüggést mutatott. Az összes HPS-tartalmú minta esetében az N ′ mindig alacsonyabb, mint az N ″, és a G ″ erősebb frekvenciefüggést mutat, mint a G ', jelezve, hogy ezek a minták rugalmasabbak, mint a viszkózusok [352, 359, 363]. Ezért az összetett minták teljesítményét elsősorban a HPS határozza meg, ami elsősorban azért van, mert a HPMC alacsony hőmérsékleten alacsony viszkozitási oldatot mutat.

Az 5-9. Ábra mutatja a HPC/HPS összetett oldatok frekvencia-seprési görbéit, különböző fokú hidroxi-propil-szubsztitúcióval, 85 ° C-on. Amint az az ábrán látható, az A1081 kivételével az összes többi HPS minta tipikus szilárdszerű viselkedést mutatott. Az A1081 esetében a G 'és G ”értékek nagyon közel vannak, és G' kissé kisebb, mint a G”, ami azt jelzi, hogy az A1081 folyadékként viselkedik.

Ennek oka az lehet, hogy az A1081 hideg gél, és magas hőmérsékleten gél-oldat-átmeneten megy keresztül. Másrészt, az azonos összetett arányú minták esetében az N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ értékek (5-5. Táblázat) mind csökkentek a hidroxi-propil-helyettesítési fok növekedésével, jelezve, hogy a hidroxi-propiláció csökkentette a szilárd anyagot. mint a keményítő viselkedése magas hőmérsékleten (85 ° C). Különösen a G80 N ′ és N ″ közelében van, erős szilárdszerű viselkedést mutatva; Ezzel szemben az A1081 N ′ és N ″ értékei közel 1 -hez vannak, erős folyadék viselkedést mutatva. Ezek az N 'és N ”értékek összhangban állnak a G' és G” adataival. Ezen túlmenően, amint az az 5-9. Ábrán látható, a hidroxi-propil-helyettesítés mértéke jelentősen javíthatja a HPS frekvenciafüggését magas hőmérsékleten.

5-9. Ábra Tároló modulus (G ') és veszteségi modulus (G ″), szemben a HPS/HPMC keverékek frekvenciájával a HPS különböző hidroypropil-helyettesítési fokával 85 ° C-on

Az 5-9. Ábra azt mutatja, hogy a HPMC tipikus szilárdszerű viselkedést mutat (G ′> G ″) 85 ° C-on, amelyet elsősorban a termogél tulajdonságainak tulajdonítanak. Ezenkívül a HPMC G ′ és G ″ frekvenciájától függően változik, a növekedés nem változott, jelezve, hogy nincs egyértelmű frekvenciefüggése.

A HPMC/HPS összetett rendszer esetében az N ′ és az N ″ értékek egyaránt 0-hoz vannak, és a G0 ′ szignifikánsan magasabb, mint a G0 (5-5. Táblázat), megerősítve annak szilárdszerű viselkedését. Másrészt, a magasabb hidroxi-propil-helyettesítés a HPS-t a szilárdszerű és a folyadékszerű viselkedésről, amely egy olyan jelenség, amely nem fordul elő az összetett oldatokban. Ezenkívül a HPMC -vel hozzáadott összetett rendszernél a frekvencia növekedésével mind a G ', mind a G ”viszonylag stabil maradtak, és az N' és N” értékei közel álltak a HPMC értékeihez. Mindezek az eredmények azt sugallják, hogy a HPMC dominál az összetett rendszer viszkoelaszticitásában, magas hőmérsékleten 85 ° C -on.

Az 5-5. Táblázat N ′, N ″, G0 ′ és G0 ″ HPS/HPMC esetén a HPS különböző hidropropil-helyettesítésével 85 ° C-on, az EQ-k alapján meghatározva. (5-1) és (5-2)

5.3.6 A HPMC/HPS kompozit rendszer morfológiája

A HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetét jódfestés optikai mikroszkóppal vizsgáltuk. A HPMC/HPS összetett rendszert, amelynek vegyület aránya 5: 5, 25 ° C -on, 45 ° C -on és 85 ° C -on teszteltük. Az alábbiakban a festett fénymikroszkóp képeket az 5-10. Ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy a jódfestés után a HPS fázist sötétebb színre festik, és a HPMC fázis világosabb színt mutat, mivel a jód nem festheti. Ezért a HPMC/HPS két fázisa egyértelműen megkülönböztethető. Magasabb hőmérsékleten növekszik a sötét régiók (HPS fázis) területe és a fényes régiók (HPMC fázis) területe csökken. Különösen 25 ° C -on a HPMC (élénk színű) a HPMC/HPS kompozit rendszer folyamatos fázisa, és a kis gömb alakú HPS fázis (sötét szín) diszpergálódik a HPMC folyamatos fázisban. Ezzel szemben 85 ° C -on a HPMC nagyon kicsi és szabálytalan alakú, diszpergált fázisúvá vált, amelyet a HPS folyamatos fázisában diszpergáltak.

5-8. Ábra A festett 1: 1 HPMC/HPS keverékek morfológiái 25 ° C-on, 45 ° C-on és 85 ° C-on

A hőmérséklet növekedésével a folyamatos fázis fázis morfológiájának átmeneti pontja van a HPMC -től a HP -ig a HPMC/HPS összetett rendszerben. Elméletileg ennek akkor kell fordulnia, amikor a HPMC és a HPS viszkozitása azonos vagy nagyon hasonló. Amint az az 5-10. Ábrán látható 45 ° C-os mikrográfiákból kitűnik, a tipikus „tengeri sziget” fázisdiagram nem jelenik meg, hanem egy együttes fázis megfigyelhető. Ez a megfigyelés megerősíti azt a tényt is, hogy a folyamatos fázis fázisátmenete előfordulhat a Tan δ csúcsán az eloszlás faktor-hőmérsékleti görbéjében, amelyet az 5.3.3-ban tárgyaltak.

Az ábrából azt is látható, hogy alacsony hőmérsékleten (25 ° C) a sötét HPS diszpergált fázis egyes részeinek bizonyos fokú élénk színű, ami azért lehet, mert a HPM fázis része a HPS fázisban létezik a HPS fázisban A diszpergált fázis formája. középső. Véletlenszerűen, magas hőmérsékleten (85 ° C), néhány kis sötét részecske eloszlik az élénk színű HPMC diszpergált fázisban, és ezek a kis sötét részecskék a folyamatos fázisú HPS. Ezek a megfigyelések azt sugallják, hogy a HPMC-HPS összetett rendszerben bizonyos fokú mezofázis létezik, ezáltal azt is jelzi, hogy a HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS-vel.

5.3.7 A HPMC/HPS összetett rendszer fázisátmenetének vázlatos diagramja

A polimer oldatok és a kompozit gélpontok klasszikus reológiai viselkedése alapján [216, 232], valamint a papírban tárgyalt komplexekkel való összehasonlítás alapján, a HPMC/HPS komplexek hőmérsékleti konstrukturális transzformációjának alapvető modellje, amint az a 2. ábrán látható, amint az ábrán látható. 5-11.

5-11. Ábra A HPMC (A) szol-gél átmenetének vázlatos szerkezete; HPS (B); és HPMC/HPS (C)

A HPMC gél viselkedését és a kapcsolódó megoldás-gél átmeneti mechanizmusát sokat tanulmányozták [159, 160, 207, 208]. Az egyik széles körben elfogadott, a HPMC láncok oldatban léteznek aggregált kötegek formájában. Ezeket a klasztereket összekapcsolják néhány szubsztituálatlan vagy takarékosan oldódó cellulózszerkezet becsomagolásával, és a sűrűn szubsztituált régiókhoz kapcsolódnak a metilcsoportok és a hidroxilcsoportok hidrofób aggregációjával. Alacsony hőmérsékleten a vízmolekulák ketrecszerű szerkezeteket képeznek a metil-hidrofób csoportokon kívül és a vízhéj-szerkezetek hidroxilcsoportokon kívüli vízhéj-szerkezeteket képeznek, megakadályozva a HPMC-t, hogy alacsony hőmérsékleten láncos hidrogénkötéseket képezzen. A hőmérséklet növekedésével a HPMC elnyeli az energiát, és ezek a víz ketrec és a vízhéj-szerkezetek megszakadnak, ami az oldat-gél átmenet kinetikája. A víz ketrec és a vízhéj megszakadása a metil- és hidroxi -propilcsoportokat a vizes környezetnek teszi ki, ami a szabad térfogat jelentős növekedését eredményezi. Magasabb hőmérsékleten a hidrofób csoportok hidrofób asszociációja és a hidrofil csoportok hidrofil asszociációja miatt a gél háromdimenziós hálózati szerkezete végül kialakul, amint azt az 5-11. Ábra (a) ábra mutatja.

A keményítő zselatinizációja után az amilóz a keményítő -granulátumokból feloldódik, hogy üreges, egyetlen spirális szerkezetet képezzen, amelyet folyamatosan megsebesítenek, és végül a véletlenszerű tekercsek állapotát mutatják be. Ez az egyshelix-szerkezet belső hidrofób üreget és külső hidrofil felületet képez. A keményítő sűrű szerkezete jobb stabilitással szolgálja [230-232]. Ezért a HP -k léteznek változó véletlenszerű tekercsek formájában, néhány kinyújtott spirális szegmenssel vizes oldatban, magas hőmérsékleten. Ahogy a hőmérséklet csökken, a HPS és a vízmolekulák közötti hidrogénkötések megszakadnak, és a kötött víz elveszik. Végül háromdimenziós hálózati struktúrát képeznek a molekuláris láncok közötti hidrogénkötések képződése miatt, és gél képződik, amint azt az 5-11. Ábra (b) ábra mutatja.

Általában, amikor két nagyon eltérő viszkozitású komponens összetett, akkor a nagy viszkozitási komponens hajlamos diszpergált fázist képezni, és az alacsony viszkozitási komponens folyamatos fázisában diszpergálódik. Alacsony hőmérsékleten a HPMC viszkozitása szignifikánsan alacsonyabb, mint a HPSé. Ezért a HPMC folyamatos fázist képez, amely körülveszi a nagy viszkotikus HPS gélfázisát. A két fázis szélén a HPMC láncokon lévő hidroxilcsoportok elveszítik a kötött víz egy részét, és intermolekuláris hidrogénkötéseket képeznek a HPS molekuláris láncokkal. A fűtési folyamat során a HPS molekuláris láncok elegendő energia elnyelése miatt mozogtak, és hidrogénkötéseket képeztek vízmolekulákkal, ami a gélszerkezet megszakadását eredményezi. Ugyanakkor a HPMC-lánc víz ketrec-szerkezetét és vízhéj-szerkezetét megsemmisítették és fokozatosan megszakították a hidrofil csoportok és a hidrofób klaszterek feltárása érdekében. Magas hőmérsékleten a HPMC gélhálózati struktúrát képez az intermolekuláris hidrogénkötések és a hidrofób asszociáció miatt, és így a véletlenszerű tekercsek HPS folyamatos fázisában diszpergálódott nagy fordulatszámú diszpergált fázisúvá válik, amint az az 5-11. Ábra (C) ábrán látható. Ezért a HPS és a HPMC uralta a kompozit gélek reológiai tulajdonságait, gél tulajdonságait és fázis morfológiáját alacsony és magas hőmérsékleten.

A hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba megszakítja a belső rendezett intramolekuláris hidrogénkötés -szerkezetét, így a zselatinizált amilózmolekulák duzzadt és feszített állapotban vannak, ami növeli a molekulák tényleges hidratációs térfogatát, és gátolja a keményítőmolekulák hajlamát véletlenszerűen véletlenszerűen összefonódni, hogy véletlenszerűen összefonódjanak az összefonódáshoz. vizes oldatban [362]. Ezért a hidroxi-propil terjedelmes és hidrofil tulajdonságai miatt az amilóz molekuláris láncok rekombinációja és a térhálósodási régiók képződése nehéz [233]. Ezért a hőmérséklet csökkenésével a natív keményítőhöz viszonyítva a HPS hajlamos lazább és lágyabb gélhálózati struktúrát képezve.

A hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével a HPS -oldatban több nyújtott spirális fragmens van, amelyek a két fázis határán intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhetnek a HPMC molekuláris lánccal, ezáltal egységesebb szerkezetet képezve. Ezenkívül a hidroxi -propiláció csökkenti a keményítő viszkozitását, ami csökkenti a HPMC és a HPS viszkozitási különbségét a készítményben. Ezért a HPMC/HPS komplex rendszer fázisátmeneti pontja alacsony hőmérsékletre változik, a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Ezt megerősítheti a viszkozitás hirtelen változása az 5.3.4 -es rekonstituált minták hőmérsékletével.

5.4 FEJEZET ÖSSZEFOGLALÁS

Ebben a fejezetben HPMC/HPS összetett oldatokat készítettünk különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal, és a HPS -hidroxi -propil szubsztitúciós fokot a HPMC/HPS hideg- és meleg gél -összetett rendszer reológiai tulajdonságaira és gél tulajdonságaira gyakoroltuk. A HPMC/HPS hideg és forró gél kompozit rendszer fáziseloszlását jódfestés optikai mikroszkóp elemzéssel vizsgáltuk. A fő megállapítások a következők:

1. Szobahőmérsékleten a HPMC/HPS vegyület oldat viszkozitása és nyírása csökkent a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével. Ennek oka elsősorban az, hogy a hidroxi -propilcsoport bevezetése a keményítő molekulába megsemmisíti annak intramolekuláris hidrogénkötési szerkezetét és javítja a keményítő hidrofilitását.
2. Szobahőmérsékleten a HPMC/HPS-vegyület oldatok K-néli nyírási viszkozitását, az N áramlási indexet és a viszkozitású K együtthatót mind a HPMC, mind a hidroxi-propiláció befolyásolja. A HPMC -tartalom növekedésével a nulla nyíró viszkozitás H0 csökken, az N áramlási index növekszik, és a viszkozitású K együttható csökken; A tiszta HP -k nulla nyírási viszkozitású H0, áramlási indexe és viszkozitású k együtthatója mind a hidroxil -rel növekszik a propil -helyettesítés mértékének növekedésével, ez kisebb lesz; Az összetett rendszer esetében azonban a nulla nyíró viszkozitás H0 csökken a szubsztitúció mértékének növekedésével, míg az N áramlási index és a viszkozitási állandó k a szubsztitúció mértékének növekedésével növekszik.
3. A nyírási módszer előtti nyírással és a háromlépcsős tixotropia pontosabban tükrözi a vegyület oldat viszkozitását, áramlási tulajdonságait és tixotropiáját.
4. A HPMC/HPS összetett rendszer lineáris viszkoelasztikus régiója keskeny a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának csökkenésével.
5. Ebben a hidegen forró gél-összetett rendszerben a HPMC és a HPS folyamatos fázisokat képezhet alacsony és magas hőmérsékleten. Ez a fázisszerkezet -változás jelentősen befolyásolhatja a komplex gél komplex viszkozitását, viszkoelasztikus tulajdonságait, frekvenciafüggőségét és gél tulajdonságait.
6. Diszpergált fázisként a HPMC és a HPS meghatározhatja a HPMC/HPS összetett rendszerek reológiai tulajdonságait és gél tulajdonságait magas és alacsony hőmérsékleten. A HPMC/HPS kompozit minták viszkoelasztikus görbéi alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten HPMC -vel összhangban voltak a HPS -vel.
7. A keményítőszerkezet kémiai módosításának különböző fokú módosítása szintén jelentős hatással volt a gél tulajdonságaira. Az eredmények azt mutatják, hogy a komplex viszkozitás, a tárolási modulus és a veszteségi modulus mind csökken a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Ezért a natív keményítő hidroxi -propilációja megzavarhatja a rendezett szerkezetét és növelheti a keményítő hidrofilitását, ami lágy gél textúrát eredményez.
8. A hidroxi-propiláció alacsony hőmérsékleten csökkentheti a keményítő oldatok szilárdszerű viselkedését és a folyadékszerű viselkedést magas hőmérsékleten. Alacsony hőmérsékleten az N ′ és N ″ értékei nagyobbra váltak a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével; Magas hőmérsékleten az N ′ és N ″ értékek kisebbek lettek a HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével.
9. Megállapítottuk a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezetének, reológiai tulajdonságainak és gél tulajdonságainak kapcsolatát. Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének hirtelen változása, mind a veszteségi faktor görbében a Tan δ csúcs 45 ° C-on jelenik meg, ami összhangban áll a mikrográfban megfigyelt együttes fázis jelenséggel (45 ° C-on).

Összefoglalva: a HPMC/HPS hideg-forró gél kompozit rendszer speciális hőmérsékleten szabályozott fázis morfológiát és tulajdonságokat mutat. A keményítő és a cellulóz különféle kémiai módosításai révén a HPMC/HPS hideg és forró gél-összetett rendszer felhasználható a nagy értékű intelligens anyagok fejlesztésére és alkalmazására.

6. fejezet A HPS szubsztitúciós fokának hatása a HPMC/HPS kompozit membránok tulajdonságaira és a rendszer kompatibilitására

Az 5. fejezetből látható, hogy az összetevők kémiai szerkezetének megváltoztatása az összetett rendszerben meghatározza a reológiai tulajdonságok, a gél tulajdonságai és az összetett rendszer egyéb feldolgozási tulajdonságainak különbségét. Az általános teljesítménynek jelentős hatása van.

Ez a fejezet a komponensek kémiai szerkezetének a HPMC/HPS kompozit membrán mikroszerkezetére és makroszkopikus tulajdonságaira gyakorolt ​​hatására összpontosít. Az 5. fejezetnek a kompozit rendszer reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásával kombinálva a HPMC/HPS kompozit rendszer reológiai tulajdonságai meghatározzák a film tulajdonságai közötti kapcsolatot.

6.1 Anyagok és felszerelések

6.1.1 Fő kísérleti anyagok

6.1.2 Fő műszerek és berendezések

6.2 Kísérleti módszer

6.2.1 HPMC/HPS kompozit membránok készítése különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal

A vegyület oldatának összkoncentrációja 8% (w/w), a HPMC/HPS vegyület aránya 10:0, 5:5, 0:10, a lágyítószer 2,4% (w/w) polietilénglikol, Az ehető HPMC/HPS kompozit filmet öntési módszerrel állítottunk elő. A konkrét elkészítési módot lásd a 3.2.1.

6.2.2 HPMC/HPS kompozit membránok mikrodomén szerkezete különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal

6.2.2.1

A kis angyalröntgen-szórás (SAXS) a röntgennyaláb által okozott szórási jelenségre utal, amely a vizsgált mintát egy kis szögben, a röntgennyaláb közelében besugárzza. A nanoméretű elektronsűrűség-különbség alapján a szóró és a környező táptalaj között a kis szögű röntgen szórást általában használják a nanoméretű tartományban lévő szilárd, kolloid és folyékony polimer anyagok vizsgálatához. A széles látószögű röntgen diffrakciós technológiával összehasonlítva a SAXS nagyobb léptékű szerkezeti információkat szerezhet, amelyek felhasználhatók a polimer molekuláris láncok, a hosszú periódusos struktúrák konformációjának elemzésére, valamint a polimer komplex rendszerek fázisszerkezetének és fáziseloszlásának elemzésére . A Synchrotron röntgen fényforrás egy új típusú nagyteljesítményű fényforrás, amelynek előnyei vannak a nagy tisztaság, a magas polarizáció, a keskeny impulzus, a nagy fényerő és és pontosan. A mért anyag SAXS spektrumának elemzése kvalitatív módon elérheti az elektronfelhő sűrűségének egységességét, az egyfázisú elektronfelhő-sűrűség egységességét (pozitív eltérés a Porod-tól vagy a Debye-tételétől), és a kétfázisú interfész egyértelműségét (negatív eltérés a Porod-tól vagy Debye tétele). ), a szóró ön-hasonlóság (függetlenül attól, hogy fraktál tulajdonságai vannak), a szóró diszpergálás (monodiszperzitás vagy a Polydispersity, amelyet Guinier határoz meg) és más információkkal, és a szóró fraktál dimenziója, a girációs sugara és az ismétlődő egységek átlagos rétege szintén mennyiségileg beszerezhető. Vastagság, átlagos méret, szórási térfogathányad, fajlagos felület és egyéb paraméterek.

6.2.2.2 Vizsgálati módszer

Az ausztrál Synchrotron Sugady Center-ben (Clayton, Victoria, Ausztrália) a világ előrehaladott harmadik generációs szinkrotron sugárforrását (Flux 1013 fotonok/S, 1.47 Å hullámhossz) használtuk a mikro-domén szerkezetének és az összetett egyéb kapcsolódó információk meghatározásához. film. A tesztminta kétdimenziós szórási mintáját a Pilatus 1M detektorral (169 × 172 μm terület, 172 × 172 μm pixel méretű) gyűjtöttük, és a mért minta 0,015 <q <0,15 Å−1 ( q a szórási vektor) A belső egydimenziós kisszögű röntgenszórási görbét a kétdimenziós szórási mintából a ScatterBrain szoftver kapja, a q szórási vektort és a 2 szórási szöget pedig az i / képlettel alakítjuk át, hol van a röntgen hullámhossza. Az adatok elemzése előtt minden adatot előzetesen normalizáltunk.

6.2.3 HPMC/HPS kompozit membránok termogravimetrikus elemzése, különböző fokú HPS -hidroxi -propil -helyettesítéssel

6.2.3.1 A termogravimetriás elemzés elve

Ugyanaz, mint a 3.2.5.1

6.2.3.2 Vizsgálati módszer

Lásd a 3.2.5.2

6.2.4 Különböző fokú HPS hidroxipropil-szubsztitúciójú HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságai

6.2.4.1 A szakítószilárdság-elemzés elve

Ugyanaz, mint a 3.2.6.1

6.2.4.2 Vizsgálati módszer

Lásd a 3.2.6.2

Az ISO37 szabványt használva súlyzó alakú hornyokra vágják, amelyek teljes hossza 35 mm, a jelölési vonalak közötti távolság 12 mm, szélessége pedig 2 mm. Valamennyi próbatestet 75%-os páratartalom mellett 3 napon túl ekvilibráltunk.

6.2.5 Különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúciójú HPMC/HPS kompozit membránok oxigénáteresztő képessége

6.2.5.1 Az oxigén permeabilitás elemzésének elve

Ugyanaz, mint a 3.2.7.1

6.2.5.2 Vizsgálati módszer

Lásd a 3.2.7.2

6.3 Eredmények és megbeszélések

6.3.1 Különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúciójú HPMC/HPS kompozit filmek kristályszerkezet-elemzése

A 6-1. ábra a HPMC/HPS kompozit filmek kis szögű röntgenszórási spektrumait mutatja különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúcióval. Az ábráról látható, hogy a viszonylag nagy léptékű q > 0,3 Å (2θ > 40) tartományban minden membránmintában megjelennek a nyilvánvaló jellegzetes csúcsok. A tiszta komponensű film röntgenszórási mintájából (6-1a. ábra) a tiszta HPMC erős röntgenszórási karakterisztikus csúcsa 0,569 Å-nél, ami azt jelzi, hogy a HPMC-nek van egy röntgenszórási csúcsa a széles látószögben. 7,70 régió (2θ> 50). A kristályokra jellemző csúcsok azt jelzik, hogy a HPMC-nek van egy bizonyos kristályszerkezete. Mind a tiszta A939, mind az A1081 keményítőfilmminták különálló röntgenszórási csúcsot mutattak 0, 397 Å-nél, ami azt jelzi, hogy a HPS kristályos jellemző csúcsa a nagy látószögű tartományban 5, 30, ami megfelel a keményítő B-típusú kristályos csúcsának. Az ábrán jól látható, hogy az alacsony hidroxipropil-szubsztitúciójú A939 csúcsterülete nagyobb, mint a magas szubsztitúciójú A1081. Ennek elsősorban az az oka, hogy a hidroxi-propil-csoport bevitele a keményítő molekulaláncába megbontja a keményítőmolekulák eredeti rendezett szerkezetét, megnehezíti a keményítő molekulaláncai közötti átrendeződést és keresztkötéseket, valamint csökkenti a keményítő átkristályosodásának mértékét. A hidroxi-propil-csoport szubsztitúciós fokának növekedésével a hidroxi-propil-csoport keményítő átkristályosodást gátló hatása nyilvánvalóbb.

Az összetett minták kisszögű röntgenszórási spektrumaiból (6-1b. ábra) látható, hogy a HPMC-HPS kompozit filmek mindegyike nyilvánvaló jellegzetes csúcsokat mutatott 0,569 Å és 0,397 Å-nél, ami megfelel a 7,70 HPMC kristálynak. jellemző csúcsok, ill. A HPMC/A939 kompozit film HPS kristályosodásának csúcsterülete lényegesen nagyobb, mint a HPMC/A1081 kompozit filmé. Az átrendeződés elnyomott, ami összhangban van a HPS kristályosodási csúcs területének változásával a tiszta komponensű filmekben a hidroxipropil-szubsztitúció mértékével. A HPMC-nek 7,70-nél megfelelő kristályos csúcsterület a különböző fokú HPS hidroxipropil-szubsztitúciójú kompozit membránoknál nem sokat változott. A tiszta komponensminták spektrumához képest (5-1a. ábra) az összetett minták HPMC kristályosodási csúcsainak és HPS kristályosodási csúcsainak területei csökkentek, ami azt jelzi, hogy a kettő kombinációja révén mind a HPMC, mind a HPS hatékony lehet a másik csoport. A film elválasztó anyagának átkristályosítási jelensége bizonyos gátló szerepet játszik.

6-1. ábra HPMC/HPS keverékfilmek SAXS spektrumai a HPS különböző hidroxipropil-szubsztitúciós fokával

Összefoglalva, a HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának növekedése és a két komponens összekeveredése bizonyos mértékig gátolja a HPMC/HPS kompozit membrán átkristályosodási jelenségét. A HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának növekedése elsősorban a HPS átkristályosodását gátolta a kompozit membránban, míg a kétkomponensű vegyület bizonyos gátló szerepet játszott a HPS és HPMC átkristályosodásában a kompozit membránban.

6.3.2 Különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal rendelkező HPMC/HPS kompozit membránok önhasonló fraktálszerkezetének elemzése

A poliszacharid molekulák, például keményítőmolekulák és cellulózmolekulák átlagos lánchossza (R) 1000-1500 nm, q pedig 0,01-0,1 Å-1 tartományba esik, ahol qR >> 1. Porod képlet, a poliszacharid filmminták láthatók A kis szögű röntgenszórási intenzitás és a szórási szög közötti kapcsolat:

Ezek közül I(q) a kisszögű röntgenszórási intenzitás;

q a szórási szög;

α a porod lejtése.

A Porod-lejtő α a fraktálszerkezettel kapcsolatos. Ha α < 3, az azt jelzi, hogy az anyag szerkezete viszonylag laza, a szóró felülete sima, tömegfraktál, fraktáldimenziója D = α; ha 3 < α <4, az azt jelzi, hogy az anyag szerkezete sűrű és a szóródó felület érdes, ami felületi fraktál, fraktáldimenziója D = 6 – α.

A 6-2. ábra a HPMC/HPS kompozit membránok lnI(q)-lnq görbéit mutatja különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúcióval. Az ábráról látható, hogy egy bizonyos tartományon belül minden minta önhasonló fraktálszerkezetet mutat, és a Porod α meredeksége kisebb, mint 3, ami azt jelzi, hogy a kompozit film tömegfraktált mutat, és a kompozit film felülete viszonylagos. sima. A HPMC/HPS kompozit membránok tömegfraktál méreteit különböző mértékű HPS hidroxipropil szubsztitúcióval a 6-1. táblázat mutatja be.

A 6-1. táblázat a HPMC/HPS kompozit membránok fraktáldimenzióit mutatja különböző fokú HPS hidroxipropil szubsztitúcióval. A táblázatból látható, hogy tiszta HPS minták esetén az alacsony hidroxi-propil-tartalmú A939 fraktáldimenziója jóval nagyobb, mint a magas hidroxipropil-tartalmú A1081-é, ami azt jelzi, hogy a hidroxipropil-szubsztitúció mértékének növekedésével a membránban. Az önhasonló szerkezet sűrűsége jelentősen csökken. Ennek oka, hogy a hidroxi-propil-csoportok bevitele a keményítő molekulaláncába jelentősen gátolja a HPS-szegmensek kölcsönös kötődését, aminek következtében a filmben az önhasonló szerkezet sűrűsége csökken. A hidrofil hidroxipropilcsoportok intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhetnek vízmolekulákkal, csökkentve a molekulaszegmensek közötti kölcsönhatást; a nagyobb hidroxipropilcsoportok korlátozzák a keményítő molekulaszegmensek közötti rekombinációt és térhálósodást, így a hidroxipropil-szubsztitúció fokozódásával a HPS lazább, önhasonló szerkezetet alkot.

A HPMC/A939 összetett rendszer esetében a HPS fraktál dimenziója magasabb, mint a HPMCé, ami azért van, mert a keményítő átkristályosítja, és a molekuláris láncok között egy rendezettebb szerkezet alakul ki, amely a membrán önálló szerkezetéhez vezet. . Nagy sűrűségű. Az összetett minta fraktáldimenziója alacsonyabb, mint a két tiszta komponensé, mivel az összetétel révén a két komponens molekuláris szegmenseinek kölcsönös kötődését akadályozzák, ami az ön-hasonló szerkezetek sűrűségét eredményezi. Ezzel szemben a HPMC/A1081 összetett rendszerben a HPS fraktáldimenziója sokkal alacsonyabb, mint a HPMC. Ennek oka az, hogy a hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákban szignifikánsan gátolja a keményítő átkristályosítását. A fa önálló szerkezete lágyabb. Ugyanakkor a HPMC/A1081 összetett minta fraktáldimenziója magasabb, mint a tiszta HP -ké, ami szintén szignifikánsan különbözik a HPMC/A939 összetett rendszertől. Az ön hasonló szerkezete, a láncszerű HPMC-molekulák beléphetnek a laza szerkezetének üregébe, ezáltal javítva a HPS önálló szerkezetének sűrűségét, ami azt is jelzi, hogy a nagy hidroxi-propil-helyettesítési HP-k egységesebb komplexet képezhetnek az összetétel után. HPMC -vel. összetevőket. A reológiai tulajdonságok adatainak alapján látható, hogy a hidroxi -propiláció csökkentheti a keményítő viszkozitását, így az összetétel során a két komponens közötti viszkozitási különbség az összetett rendszerben csökken, ami jobban elősegíti a homogén képződését. összetett.

6-1. Táblázat A HPS/HPMC keverékfilmek fraktálszerkezetének paraméterei különféle hidroxi-propil-helyettesítési fokú HPS-rel

Az azonos összetett arányú kompozit membránok esetében a fraktál dimenzió szintén csökken a hidroxi -propilcsoport szubsztitúciós fokának növekedésével. A hidroxi -propil bevezetése a HPS molekulába csökkentheti a polimer szegmensek kölcsönös kötődését az összetett rendszerben, ezáltal csökkentve ezáltal a kompozit membrán sűrűségét; A magas hidroxi -propil -helyettesítéssel rendelkező HPS jobb kompatibilitással rendelkezik a HPMC -vel, könnyebben kialakítható egységes és sűrű vegyületet. Ezért a kompozit membránban az ön-hasonló szerkezet sűrűsége a HPS helyettesítési fokának növekedésével csökken, ami a HPS-hidroxi-propil helyettesítési fokának együttes hatása és a kompozit két komponens kompatibilitása eredménye a kompozitban. rendszer.

6.3.3 Különböző HPS hidroxi-propil szubsztitúciós fokokkal rendelkező HPMC/HPS kompozit filmek hőstabilitási elemzése

Termogravimetrikus analizátort használtunk a HPMC/HPS ehető kompozit filmek termikus stabilitásának tesztelésére, különböző fokú hidroxi -propil -helyettesítéssel. A 6-3. Ábra mutatja a termogravimetrikus görbét (TGA) és annak súlycsökkentési görbéjét (DTG), a különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítési HPS-sel rendelkező kompozit filmekből. A 6-3(a) ábrán látható TGA görbéből látható, hogy a kompozit membránminták különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal rendelkeznek. Két nyilvánvaló termogravimetrikus változási szakasz van a hőmérséklet növekedésével. Először is van egy kis súlyvesztési szakasz 30-180 °C-on, amelyet főként a poliszacharid makromolekula által adszorbeált víz elpárolgása okoz. 300-450 °C-on nagy súlyvesztési fázis van, ami az igazi hőlebomlási fázis, amelyet főként a HPMC és a HPS termikus lebomlása okoz. Az ábráról az is látható, hogy a különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú HPS súlycsökkenési görbéi hasonlóak és jelentősen eltérnek a HPMC-éitől. A tiszta HPMC és a tiszta HPS minták kétféle súlycsökkenési görbéje között.

A 6-3. Ábra (b) ábráján szereplő DTG-görbékből látható, hogy a tiszta HP-k termikus lebomlási hőmérséklete, különböző fokú hidroxi-propil-helyettesítéssel, nagyon közel vannak, és az A939 és A081 minták hőkomradációs csúcshőmérséklete 310 ° C-os cc cc 310 ° C. A tiszta HPMC minta termikus lebomlási csúcshőmérséklete szignifikánsan magasabb, mint a HPS-é, csúcshőmérséklete pedig 365 °C; A HPMC/HPS kompozit filmnek két termikus lebomlási csúcsa van a DTG -görbén, ami megfelel a HPS és a HPMC termikus lebomlásának. Jellemző csúcsok, amelyek azt jelzik, hogy a kompozit rendszerben bizonyos fokú fázis elválasztás van, 5: 5 kompozit arányban, amely összhangban van a kompozit film termikus lebomlási eredményeivel, 5: 5 kompozit arányban a 3. fejezetben A HPMC/A939 kompozit filmminták hőkomradációs csúcsának hőmérséklete 302 ° C és 363 ° C volt; A HPMC/A1081 kompozit filmminták termikus lebomlási csúcs hőmérséklete 306 ° C és 363 ° C volt. A kompozit filmminták csúcshőmérsékleteit alacsonyabb hőmérsékletre toltuk, mint a tiszta komponensminták, ami azt jelezte, hogy a kompozit minták hőstabilitása csökkent. Az azonos összetett arányú minták esetében a hőbomlás csúcshőmérséklete a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökkent, jelezve, hogy a kompozit film termikus stabilitása csökkent a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Ennek oka az, hogy a hidroxi -propilcsoportok bevezetése a keményítőmolekulákba csökkenti a molekuláris szegmensek közötti kölcsönhatást és gátolja a molekulák rendezett átrendeződését. Összhangban van az eredményekkel, hogy az ön-hasonló struktúrák sűrűsége csökken a hidroxi-propil-helyettesítés mértékének növekedésével.

6-3. ábra: HPMC/HPS keverékfilmek TGA-görbéi (a) és származékos (DTG) görbéik (b) a HPS különböző hidroxi-propil-szubsztitúciós fokával

6.3.4 HPMC/HPS kompozit membránok mechanikai tulajdonságainak elemzése különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal

6-5. ábra HPMC/HPS filmek szakító tulajdonságai a HPS különböző hidroxipropil-szubsztitúciós fokával

A HPMC/HPS kompozit filmek szakító tulajdonságait különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokozatokkal mechanikai tulajdonságelemzővel teszteltük 25 °C-on és 75%-os relatív páratartalom mellett. A 6-5. ábrákon különböző fokú HPS hidroxi-propil-szubsztitúciójú kompozit filmek rugalmassági modulusa (a), szakadási nyúlása (b) és szakítószilárdsága (c) látható. Az ábráról látható, hogy a HPMC/A1081 vegyületrendszernél a HPS tartalom növekedésével a kompozit film rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága fokozatosan csökkent, a szakadási nyúlás pedig jelentősen nőtt, ami összhangban volt a 3.3-mal. 5 közepes és magas páratartalom. A különböző keverési arányú kompozit membránok eredményei konzisztensek voltak.

A tiszta HPS membránok esetében mind a rugalmassági modulus, mind a szakítószilárdság nőtt a HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának csökkenésével, ami arra utal, hogy a hidroxipropilezés csökkenti a kompozit membrán merevségét és javítja annak rugalmasságát. Ennek elsősorban az az oka, hogy a hidroxipropil szubsztitúciós fok növekedésével a HPS hidrofilitása nő, a membrán szerkezete lazábbá válik, ami összhangban van azzal az eredménnyel, hogy a fraktáldimenzió a szubsztitúciós fok növekedésével a kis X-szögben csökken. sugárszórási teszt. A szakadási nyúlás azonban csökken a HPS hidroxi-propil-csoport szubsztitúciós fokának csökkenésével, ami főként abból adódik, hogy a hidroxi-propil-csoport bevitele a keményítőmolekulába gátolhatja a keményítő átkristályosodását. Az eredmények összhangban állnak a növekedéssel és a csökkenéssel.

A HPMC/HPS kompozit membrán esetében, amelynek azonos vegyületaránya van, a membrán anyag elasztikus modulusa növekszik a HPS -hidroxi -propil szubsztitúciós fok csökkenésével, valamint a szakítószilárdság és a meghosszabbítás a szünetnél, mindkettő csökken a szubsztitúciós fok csökkenésével. Érdemes megjegyezni, hogy a kompozit membránok mechanikai tulajdonságai teljesen eltérőek az összetett aránytól a HPS -hidroxi -propil -helyettesítés különböző fokával. Ennek oka elsősorban az, hogy a kompozit membrán mechanikai tulajdonságait nemcsak a membránszerkezet HPS szubsztitúciós foka befolyásolja, hanem az összetevők kompatibilitása is az összetett rendszerben. A HPS viszkozitása csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével, kedvezőbb egységes vegyületet képezni az összetétel útján.

6.3.5 HPMC/HPS kompozit membránok oxigénáteresztő képességének elemzése különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokokkal

Az oxigén által okozott oxidáció a kezdeti szakasz az élelmiszer -romlás sokféleképpen, így az ehető kompozit filmek bizonyos oxigéngáttulajdonságokkal javíthatják az élelmiszerek minőségét és meghosszabbíthatják az élelmiszer -eltarthatóságot [108, 364]. Ezért a HPC/HPS kompozit membránok oxigénátviteli sebességét mértük különböző HPS-hidroxi-propil-szubsztitúciós fokokkal, és az eredményeket az 5-6. Ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy az összes tiszta HPS membrán oxigénpermeabilitása sokkal alacsonyabb, mint a tiszta HPMC membránoké, jelezve, hogy a HPS membránok jobb oxigéngáttulajdonságokkal rendelkeznek, mint a HPMC membránok, ami összhangban áll az előző eredményekkel. A különböző fokú hidroxi -propil -helyettesítési HPS membránok esetében az oxigénátviteli sebesség növekszik a szubsztitúciós fok növekedésével, ami azt jelzi, hogy az a terület, ahol az oxigén átereszkedik a membrán anyagában. Ez összhangban van a kis szögű röntgen szórás mikroszerkezet-elemzésével, hogy a membrán szerkezete lazulbbá váljon a hidroxi-propil-helyettesítés mértékének növekedésével, így a membránban az oxigén permeációs csatornája nagyobb lesz, és a membrán oxigénje az oxigénben. A terület növekedésével áthatol, az oxigénátviteli sebesség szintén fokozatosan növekszik.

6-6. ábra HPS/HPMC filmek oxigénáteresztő képessége különböző HPS hidroxi-propil szubsztitúciós fokokkal

A különböző HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal rendelkező kompozit membránok esetében az oxigénátviteli sebesség csökken a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével. Ennek oka elsősorban az, hogy az 5: 5-ös összetett rendszerben a HP-k diszpergált fázis formájában léteznek az alacsony viszkozitású HPMC folyamatos fázisban, és a HPS viszkozitása csökken a hidroxi-propil-helyettesítési fok növekedésével. Minél kisebb a viszkozitási különbség, annál inkább elősegíti a homogén vegyület képződését, annál kínosabb az oxigén -permeációs csatorna a membrán anyagában, és annál kisebb az oxigénátviteli sebesség.

6.4 FEJEZET ÖSSZEFOGLALÁS

Ebben a fejezetben HPMC/HPS ehető kompozit filmeket állítottunk elő különböző fokú hidroxipropil-szubsztitúciójú HPS és HPMC öntésével, valamint polietilénglikol lágyítóként történő hozzáadásával. A különböző HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokozatok hatását a kompozit membrán kristályszerkezetére és mikrodomén szerkezetére szinkrotron sugárzás kisszögű röntgenszórásos technológiával vizsgáltuk. A különböző HPS hidroxipropil-szubsztitúciós fokozatok hatását a kompozit membránok hőstabilitására, mechanikai tulajdonságaira és oxigénáteresztő képességére, valamint ezek törvényszerűségeit termogravimetriás analizátorral, mechanikai tulajdonságvizsgálóval és oxigén permeabilitás-vizsgálóval vizsgáltuk. A főbb megállapítások a következők:

1. Az azonos keverési arányú HPMC/HPS kompozit membránnál a hidroxi-propil szubsztitúció fokának növekedésével a HPS-nek megfelelő kristályosodási csúcsterület 5,30-nál csökken, míg a 7,70-es HPMC-nek megfelelő kristályosodási csúcsterület nem sokat változik, ami azt jelzi, hogy a keményítő hidroxipropilezése gátolhatja a keményítő átkristályosodását a kompozit filmben.
2. A HPMC és a HPS tiszta komponens membránjaival összehasonlítva a kompozit membránok HPS (5.30) és HPMC (7,70) kristályosodási csúcsterületei csökkennek, ami azt jelzi, hogy a kettő kombinációja révén mind a HPMC, mind a HPS hatékonyak lehetnek hatékonyak. A kompozit membránok. Egy másik összetevő átkristályosodása bizonyos gátló szerepet játszik.
3. Minden HPMC/HPS kompozit membrán önhasonló tömegű fraktálszerkezetet mutatott. Azonos vegyületarányú kompozit membránoknál a membránanyag sűrűsége jelentősen csökkent a hidroxipropil szubsztitúciós fok növekedésével; alacsony HPS hidroxipropil szubsztitúció A kompozit membrán anyag sűrűsége lényegesen kisebb, mint a két tiszta komponensű anyagé, míg a magas HPS hidroxipropil helyettesítési fokú kompozit membrán anyag sűrűsége nagyobb, mint a tiszta HPS membráné, ami kb. főként azért, mert a kompozit membránanyag sűrűségét egyidejűleg befolyásolja. A HPS hidroxipropilezés hatása a polimer szegmens kötődésének csökkentésére és a vegyületrendszer két komponense közötti kompatibilitásra.
4. A HPS hidroxipropilezése csökkentheti a HPMC/HPS kompozit filmek hőstabilitását, és a kompozit fóliák termikus lebomlási csúcshőmérséklete az alacsony hőmérsékletű tartományba tolódik el a hidroxipropil szubsztitúció fokának növekedésével, ami azért van, mert a hidroxipropilcsoport a keményítőmolekulákban. A bevezetés csökkenti a molekuláris szegmensek közötti kölcsönhatást és gátolja a molekulák rendezett átrendeződését.
5. A tiszta HPS membrán rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága a HPS hidroxipropil szubsztitúciós fokának növekedésével csökkent, míg a szakadási nyúlás nőtt. Ennek elsősorban az az oka, hogy a hidroxi-propilezés gátolja a keményítő átkristályosodását, és lazább szerkezetűvé teszi a kompozit filmet.
6. A HPMC/HPS kompozit film elasztikus modulusa csökkent a HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével, de a szakítószilárdság és a szünetben meghosszabbítás növekedett, mivel a kompozit film mechanikai tulajdonságait a HPS hidroxi -propil szubsztitúciós foka nem befolyásolta. A hatása mellett az összetett rendszer két komponensének kompatibilitása is befolyásolja.
7. A tiszta HP -k oxigén permeabilitása növekszik a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével, mivel a hidroxi -propiláció csökkenti a HPS -amorf régió sűrűségét és növeli a membrán oxigén -permeációjának területét; HPMC/HPS kompozit membrán Az oxigén permeabilitása a hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével csökken, ami elsősorban azért van, mert a hiperhidroxi -propilált HP -k jobban kompatibilisek a HPMC -vel, ami a kompozit membránban az oxigén permeációs csatorna fokozott tortuozitásához vezet. Csökkent oxigén -permeabilitás.

A fenti kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a HPMC/HPS kompozit membránok makroszkopikus tulajdonságai, úgymint mechanikai tulajdonságai, termikus stabilitása és oxigénáteresztő képessége szorosan összefügg a belső kristályszerkezetükkel és az amorf régiószerkezetükkel, amelyeket nem csak a HPS hidroxipropil-szubsztitúció, hanem az is befolyásol. a komplexum által is. A ligandumrendszerek kétkomponensű kompatibilitásának hatása.

Következtetés és kilátások

1. Következtetés

Ebben a cikkben a HPMC termikus gél és a hideg gél HPS össze van kapcsolva, és a HPMC/HPS hideg és forró fordított gél -összetett rendszert felépítik. Az oldat koncentrációját, az összetett arányt és a nyírási hatást az összetett rendszerre szisztematikusan megvizsgáljuk a reológiai tulajdonságok, például a viszkozitás, az áramlási index és Casting módszerrel elkészített kompozit filmek. Átfogó tulajdonságokat és jód borokat festett a kompozit rendszer kompatibilitásának, fázisátmenetének és fázis morfológiájának, optikai mikroszkóppal vizsgáltuk, és a HPMC/HPS mikroszerkezet és a makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggést állapítottuk meg. Annak érdekében, hogy a kompozitok tulajdonságait a fázisszerkezet és a HPMC/HPS kompozit rendszer fázisszerkezetének és kompatibilitásának szabályozásával szabályozzuk, a makroszkopikus tulajdonságok és a HPMC/HPS kompozit rendszer mikromorfológiai szerkezete közötti kapcsolat alapján. A különféle fokú kémiailag módosított HP -k hatásainak tanulmányozásával a membránok reológiai tulajdonságaira, gél tulajdonságaira, mikroszerkezetre és makroszkopikus tulajdonságaira, a HPMC/HPS hideg és a forró inverz gélrendszer mikroszerkezete és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolatot tovább vizsgáltuk. A kettő és a fizikai modell közötti kapcsolatot létrehozták a gélesedési mechanizmus, valamint annak befolyásoló tényezőinek és törvényeinek tisztázása érdekében az összetett rendszerben. A releváns tanulmányok a következő következtetéseket vonják le.

1. A HPMC/HPS vegyületrendszer keverési arányának megváltoztatása jelentősen javíthatja a HPMC reológiai tulajdonságait, például viszkozitását, folyékonyságát és tixotrópiáját alacsony hőmérsékleten. Tovább vizsgáltuk a vegyületrendszer reológiai tulajdonságai és mikroszerkezete közötti kapcsolatot. A konkrét eredmények a következők:

(1) Alacsony hőmérsékleten az összetett rendszer egy folyamatos fázisú diszpergált „tengeri sziget” szerkezet, és a folyamatos fázisátmenet 4: 6-nál fordul elő, a HPMC/HPS összetett arány csökkenésével. Ha az összetett arány magas (több HPMC tartalom), az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, a HPS pedig a diszpergált fázis. A HPMC/HPS összetett rendszer esetében, amikor az alacsony viszkózis komponens a folyamatos fázis, a nagy viszkotikai komponens a folyamatos fázis, a folyamatos fázis viszkozitás hozzájárulása az összetett rendszer viszkozitásához jelentősen eltér. Ha az alacsony viszkozitású HPMC a folyamatos fázis, akkor az összetett rendszer viszkozitása elsősorban a folyamatos fázisú viszkozitás hozzájárulását tükrözi; Ha a nagy viszkózos HPS a folyamatos fázis, akkor a HPMC, mint a diszpergált fázis, csökkenti a nagy viszkolyási HPS viszkozitását. hatás. A HPS-tartalom és az oldatkoncentráció növekedésével az összetett rendszerben az összetett rendszer viszkozitása és nyírási elvékonyodási jelensége fokozatosan növekedett, a folyékonyság csökkent, és az összetett rendszer szilárdszerű viselkedése fokozódott. A HPMC viszkozitását és tixotropiáját kiegyensúlyozza a HPS készítménye.

(2) Az 5: 5 -es összetett rendszer esetében a HPMC és a HPS folyamatos fázisokat képezhet alacsony és magas hőmérsékleten. Ez a fázisszerkezet -változás jelentősen befolyásolhatja a komplex gél komplex viszkozitását, viszkoelasztikus tulajdonságait, frekvenciafüggőségét és gél tulajdonságait. Diszpergált fázisként a HPMC és a HPS meghatározhatja a HPMC/HPS összetett rendszerek reológiai tulajdonságait és gél tulajdonságait magas és alacsony hőmérsékleten. A HPMC/HPS kompozit minták viszkoelasztikus görbéi alacsony hőmérsékleten és magas hőmérsékleten HPMC -vel összhangban voltak a HPS -vel.

(3) Megállapítottam a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, reológiai tulajdonságai és géltulajdonságai közötti kapcsolatot. Mind az összetett rendszer viszkozitási görbéjének ugrásszerű változása, mind a veszteségi tényező görbéjének barna delta csúcsa 45 °C-on jelenik meg, ami összhangban van a mikroszkópos felvételen (45 °C-on) megfigyelt párhuzamos fázisjelenséggel.

1. A mikroszerkezet és a mechanikai tulajdonságok, a dinamikus termomechanikai tulajdonságok, a fényáteresztőképesség, az oxigénpermeabilitás és a termikus membránok termikus stabilitásának tanulmányozásával a különböző összetett arányok és az oldatkoncentrációkkal kombinálva, a jódfestés optikai mikroszkópos technológiával kombinálva, kutatja a fázis morfológiáját, a fázisátmenetet és a kompatibilitást és a kompatibilitást. Megvizsgáltuk a komplexek számát, és megállapítottuk a mikroszerkezet és a komplexek makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggést. A konkrét eredmények a következők:

(1) A kompozit filmek SEM képeiben nincs nyilvánvaló kétfázisú interfész, különböző összetett arányokkal. A kompozit filmek többségének csak egy üvegátmeneti pontja van a DMA eredményekben, és a kompozit filmek többségének csak egy hőkomradációs csúcsát mutatják a DTG -görbén. Ezek együttesen azt jelzik, hogy a HPMC bizonyos kompatibilitással rendelkezik a HPS -vel.

(2) A relatív páratartalom jelentős hatással van a HPMC/HPS kompozit filmek mechanikai tulajdonságaira, hatásának mértéke a HPS tartalom növekedésével nő. Alacsonyabb relatív páratartalom mellett a kompozit fóliák rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága egyaránt nőtt a HPS tartalom növekedésével, és a kompozit filmek szakadási nyúlása is lényegesen kisebb volt, mint a tiszta komponens filmeké. A relatív páratartalom növekedésével a kompozit fólia rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága csökkent, a szakadási nyúlás pedig jelentősen megnőtt, valamint a kompozit film mechanikai tulajdonságai és az összekeverési arány közötti kapcsolat teljesen ellentétes változási mintát mutatott különböző körülmények között. relatív páratartalom. A különböző keverési arányú kompozit membránok mechanikai tulajdonságai különböző relatív páratartalom mellett metszéspontot mutatnak, ami lehetőséget ad a termék teljesítményének optimalizálására a különböző alkalmazási követelményeknek megfelelően.

(3) Megállapítottuk a HPMC/HPS kompozit rendszer mikroszerkezete, fázisátmenete, átláthatósága és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolatot. a. Az összetett rendszer átláthatóságának legalacsonyabb pontja összhangban van a HPMC fázisátmeneti pontjával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba és a szakítómodulus csökkenésének minimális pontjával. b. A Young modulusa és meghosszabbítása a szünetnél csökken az oldatkoncentráció növekedésével, amely okozati összefüggésben van a HPMC morfológiai változásával a folyamatos fázisból a diszpergált fázisba az összetett rendszerben.

(4) A HPS hozzáadása növeli az oxigénáteresztő csatorna kanyargósságát a kompozit membránban, jelentősen csökkenti a membrán oxigénáteresztő képességét, és javítja a HPMC membrán oxigénzáró teljesítményét.

1. Vizsgálták a HPS kémiai módosításának hatását a kompozit rendszer reológiai tulajdonságaira és a kompozit membrán átfogó tulajdonságaira, mint a kristályszerkezet, az amorf régió szerkezete, a mechanikai tulajdonságok, az oxigén permeabilitás és a termikus stabilitás. A konkrét eredmények a következők:

(1) A HPS hidroxipropilezése csökkentheti a vegyületrendszer viszkozitását alacsony hőmérsékleten, javíthatja a vegyület oldatának folyékonyságát és csökkentheti a nyírási elvékonyodás jelenségét; a HPS hidroxipropilezése szűkítheti a vegyületrendszer lineáris viszkoelasztikus tartományát, csökkentheti a HPMC/HPS vegyületrendszer fázisátalakulási hőmérsékletét, és javíthatja a vegyületrendszer szilárd viselkedését alacsony hőmérsékleten és a folyékonyságát magas hőmérsékleten.

(2) A HP-k hidroxi-propilációja és a két komponens kompatibilitásának javulása jelentősen gátolhatja a keményítő átkristályosítását a membránban, és elősegítheti a lazán önálló szerkezet kialakulását a kompozit membránban. A nagyméretű hidroxi-propil-csoportok bevitele a keményítő molekulaláncába korlátozza a HPS molekulaszegmensek kölcsönös kötődését és rendezett átrendeződését, ami a HPS lazább, önhasonló szerkezetének kialakulását eredményezi. A komplex rendszer esetében a hidroxi-propil-szubsztitúciós fok növekedése lehetővé teszi a láncszerű HPMC molekulákba, hogy belépjenek a HPS laza üregrégiójába, ami javítja a komplex rendszer kompatibilitását és javítja a HPS önálló szerkezetének sűrűségét. Az összetett rendszer kompatibilitása növekszik a hidroxi -propilcsoport szubsztitúciós fokának növekedésével, amely összhangban áll a reológiai tulajdonságok eredményeivel.

(3) A HPMC/HPS kompozit membrán makroszkopikus tulajdonságai, például mechanikai tulajdonságai, termikus stabilitása és oxigénáteresztő képessége szorosan összefüggenek belső kristályszerkezetével és amorf régiószerkezetével. A két komponens kompatibilitásának két hatásának együttes hatása.

1. Az oldatkoncentráció, a hőmérséklet és a HPS kémiai módosításának a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának vizsgálatával a HPMC/HPS hideg-meleg inverz gélvegyületrendszer gélesedési mechanizmusát tárgyaltuk. A konkrét eredmények a következők:

(1) A vegyületrendszerben kritikus koncentráció (8%) van, a kritikus koncentráció alatt, a HPMC és a HPS független molekulaláncokban és fázisrégiókban létezik; a kritikus koncentráció elérésekor a HPS fázis kondenzátumként képződik az oldatban. A gélközpont egy mikrogél szerkezet, amelyet HPMC molekulaláncok összefonódása köt össze; A kritikus koncentráció felett az összefonódás bonyolultabb, az interakció erősebb, és a megoldás olyan viselkedést mutat, amely hasonló a polimer olvadékához.

(2) A komplex rendszernek folyamatos átmeneti pontja van a hőmérséklet megváltozásával, amely a HPMC és a HPS gél viselkedéséhez kapcsolódik a komplex rendszerben. Alacsony hőmérsékleten a HPMC viszkozitása szignifikánsan alacsonyabb, mint a HP-ké, tehát a HPMC folyamatos fázist képez a nagy viszkozitású HPS gélfázis körül. A két fázis szélén a HPMC lánc hidroxilcsoportjai elveszítik a kötővíz egy részét, és intermolekuláris hidrogénkötéseket képeznek a HPS molekuláris lánccal. A fűtési folyamat során a HPS molekuláris láncok elegendő energia elnyelése miatt mozogtak, és hidrogénkötéseket képeztek vízmolekulákkal, ami a gélszerkezet megszakadását eredményezi. Ugyanakkor a HPMC láncokon lévő víz ketrec és vízhéj-szerkezeteket megsemmisítették, és fokozatosan megszakították a hidrofil csoportok és a hidrofób klaszterek feltárása érdekében. Magas hőmérsékleten a HPMC gélhálózati struktúrát képez az intermolekuláris hidrogénkötések és a hidrofób asszociáció miatt, és így a véletlenszerű tekercsek HPS folyamatos fázisában diszpergálódott nagyfájdalmú diszpergált fázisúvá válik.

(3) A HPS hidroxi -propil -helyettesítési fokának növekedésével javul a HPMC/HPS összetett rendszer kompatibilitása, és az összetett rendszer fázisátmeneti hőmérséklete alacsony hőmérsékleten mozog. A hidroxi -propil -helyettesítési fok növekedésével a HPS -oldatban több nyújtott spirális fragmens van, amelyek a két fázis határán intermolekuláris hidrogénkötéseket képezhetnek a HPMC molekuláris lánccal, ezáltal egységesebb szerkezetet képezve. A hidroxi -propilezés csökkenti a keményítő viszkozitását, így a HPMC és a HPS közötti viszkozitási különbség a vegyületben szűkül, ami elősegíti a homogénebb vegyület képződését, és a két komponens közötti viszkozitáskülönbség minimális értéke az alacsonyra mozog, az alacsonyra mozog. hőmérsékleti régió.

2. Innovációs pontok

1. A HPMC/HPS hideg és forró, megfordított fázisú gél-összetett rendszerének megtervezése és felépítése, és szisztematikusan megvizsgálja ennek a rendszernek az egyedi reológiai tulajdonságait, különös tekintettel az összetett oldat koncentrációjára, az összetett arányra, a kémiai hőmérsékleti módosításra. A reológiai tulajdonságok, a gél tulajdonságainak és az összetett rendszer kompatibilitásának befolyásolási törvényeit tovább vizsgálták, és a vegyületrendszer fázis morfológiáját és fázisátmenetét tovább vizsgáltuk a jódfestés optikai mikroszkóp és a mikro-morfológiai megfigyeléssel kombinálva. Az összetett rendszer felépítését a reológiai tulajdonságok tulajdonságainak kapcsolata megállapította. Első alkalommal az Arrhenius modellt használták a hideg és a forró, megfordított fázisú kompozit gélek gélképződési törvényéhez, különböző hőmérsékleti tartományokban.

2. A HPMC/HPS kompozit rendszer fáziseloszlását, fázisátalakulását és kompatibilitását jódfestő optikai mikroszkópos elemzési technológiával figyeltem meg, a transzparencia-mechanikai tulajdonságokat pedig a kompozit filmek optikai és mechanikai tulajdonságainak kombinálásával állapítottam meg. A mikrostruktúra és a makroszkopikus tulajdonságok közötti kapcsolat, mint például a tulajdonság-fázis-morfológia és a koncentráció-mechanikai tulajdonságok-fázismorfológia. Ez az első alkalom, hogy közvetlenül megfigyeljük ennek a vegyületrendszernek a fázismorfológiájának változási törvényét az összekeverési arány, hőmérséklet és koncentráció mellett, különös tekintettel a fázisátalakulás körülményeire és a fázisátalakulás hatására a vegyületrendszer tulajdonságaira.

3. A különféle HPS -hidroxi -propil -helyettesítési fokokkal rendelkező kompozit membránok kristályos szerkezetét és amorf szerkezetét SAXS -szel vizsgáltuk, és a kompozit membránok oxigén permeabilitásával, például a makroszkopikus tulajdonságokkal, például a makroszkópos tulajdonságokkal, például a makroszkópos tulajdonságokkal és a makroszkópos tulajdonságokkal kombinálva megvitattuk. Tényezők és törvények, először találták meg, hogy a kompozit rendszer viszkozitása az ön-hasonló szerkezet sűrűségéhez kapcsolódik a kompozit membránban, és közvetlenül meghatározza a makroszkopikus tulajdonságokat, például az oxigénpermeabilitást és a kompozit mechanikai tulajdonságait A membrán, és létrehozza a reológiai tulajdonságok-mikrostruktúra-membrán kapcsolatot az anyag tulajdonságai között.

3. Outlook

Az utóbbi években a biztonságos és ehető élelmiszer -csomagolóanyagok fejlesztése megújuló természetes polimerekként, mint nyersanyagként kutatási hotspot lett az élelmiszer -csomagolás területén. Ebben a cikkben a természetes poliszacharidot használják a fő nyersanyagként. A HPMC és a HPS összetételével a nyersanyagok költsége csökken, a HPMC alacsony hőmérsékleten történő feldolgozási teljesítménye javul, és javul a kompozit membrán oxigéngát teljesítménye. A reológiai elemzés kombinációjával a jódfestés optikai mikroszkóp elemzését és a kompozit film mikroszerkezetét és az átfogó teljesítmény-elemzést, a fázis morfológiáját, a fázisátmenetet, a fázis elválasztását és a hideg-forró fordított fázisú gél-kompozit rendszer kompatibilitását vizsgáltuk. Megállapítottuk a kompozit rendszer mikroszerkezet és makroszkopikus tulajdonságai közötti kapcsolatot. A makroszkopikus tulajdonságok és a HPMC/HPS kompozit rendszer mikromorfológiai szerkezete közötti kapcsolat szerint a kompozit rendszer fázisszerkezete és kompatibilitása szabályozható a kompozit anyag szabályozására. A cikkben végzett kutatás fontos iránymutatást mutat a tényleges gyártási folyamat szempontjából; Megvitatjuk a kialakulási mechanizmust, a hideg és forró inverz kompozit gélek befolyásoló tényezőit és törvényeit, amelyek hasonló kompozit rendszer a hideg és a forró inverz gélekről. A cikk kutatása elméleti modellt kínál az elméleti útmutatások nyújtására a speciális hőmérsékleten szabályozott intelligens anyagok kidolgozásához és alkalmazásához. A cikk kutatási eredményei jó elméleti értéket képviselnek. A cikk kutatása magában foglalja az élelmiszerek, az anyag, a gél és az összetétel és más tudományágak metszéspontját. Az idő és a kutatási módszerek korlátozása miatt a téma kutatása még mindig számos befejezetlen pontot tartalmaz, amelyek elmélyíthetők és javíthatók a következő szempontokból. Bővítés:

Elméleti szempontok:

1. Feltárni a HPS különböző láncágarányainak, molekulatömegeinek és változatainak hatását a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira, membrántulajdonságaira, fázismorfológiájára és kompatibilitására, valamint feltárni a vegyület gélképződési mechanizmusára gyakorolt ​​hatásának törvényét. rendszer.
2. Vizsgálja meg a HPMC hidroxipropil-szubsztitúciós fokának, metoxil-szubsztitúciós fokának, molekulatömegének és forrásának hatását a vegyületrendszer reológiai tulajdonságaira, géltulajdonságaira, membrántulajdonságaira és rendszerkompatibilitására, valamint elemezze a HPMC kémiai módosításának hatását a vegyület kondenzációjára. A gélképződési mechanizmus befolyásolási szabálya.
3. Megvizsgálták a só, a pH, a lágyító, a térhálósító szer, az antibakteriális szer és más összetett rendszerek reológiai tulajdonságaira, gél tulajdonságaira, membránszerkezetére és tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását, valamint törvényeiket.

Alkalmazás:

1. Optimalizálja a fűszeres csomagok, zöldségcsomagok és szilárd levesek csomagolási alkalmazásának képletét, és tanulmányozza a fűszerek, zöldségek és levesek megőrzési hatását a tárolási időszakban, az anyagok mechanikai tulajdonságait, valamint a termék teljesítményének változásait, ha külső erőknek vannak kitéve, ha külső erőknek vannak kitéve. , valamint az anyag vízoldhatósága és higiéniai indexe. Alkalmazható a granulált ételekre, például a kávé és a tejtea, valamint a sütemények, sajtok, desszertek és egyéb ételek ehető csomagolására is.
2. Optimalizálja a formulát a botanikai gyógynövény-kapszulák alkalmazásához, tanulmányozza tovább a feldolgozás körülményeit és a segédanyagok optimális kiválasztását, és készítsen üreges kapszulatermékeket. Fizikai és kémiai mutatókat, például morzsalékosságot, szétesési időt, nehézfém-tartalmat és mikrobatartalmat vizsgáltak.
3. Gyümölcsök és zöldségek, húskészítmények stb. frissen tartó alkalmazásához a permetezés, bemártás és festés különböző feldolgozási módjai szerint válassza ki a megfelelő formulát, és vizsgálja meg a rothadt gyümölcs arányát, nedvességveszteségét, tápanyag-felhasználását, keménységét. zöldségek csomagolása után a tárolási időszakban, fényes és íz és egyéb mutatók; a húskészítmények színe, pH-ja, TVB-N értéke, tiobarbitursavja és a csomagolás utáni mikroorganizmusok száma.