HPMC/HPS კომპლექსის რევოლოგია და თავსებადობა

რევოლოგია და თავსებადობაHPMC/HPSკომპლექსი

საკვანძო სიტყვები: ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა; ჰიდროქსიპროპილის სახამებელი; რეოლოგიური თვისებები; თავსებადობა; ქიმიური მოდიფიკაცია.

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა (HPMC) არის პოლისაქარიდის პოლიმერი, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება საკვები ფილმების დასამზადებლად. იგი ფართოდ გამოიყენება კვების და მედიცინის სფეროში. ფილმს აქვს კარგი გამჭვირვალობა, მექანიკური თვისებები და ზეთის ბარიერის თვისებები. თუმცა, HPMC არის თერმულად გამოწვეული გელი, რაც იწვევს მის დამუშავების ცუდ შესრულებას დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალი წარმოების ენერგიის მოხმარებამდე; გარდა ამისა, ნედლეულის ძვირადღირებული ფასი ზღუდავს მის ფართო გამოყენებას ფარმაცევტულ სფეროში. ჰიდროქსიპროპილის სახამებელი (HPS) არის საკვები მასალა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კვების და მედიცინის სფეროში. მას აქვს წყაროების ფართო სპექტრი და დაბალი ფასი. ეს არის იდეალური მასალა HPMC-ის ღირებულების შესამცირებლად. გარდა ამისა, HPS-ის ცივი გელის თვისებებს შეუძლია დააბალანსოს HPMC-ის სიბლანტე და სხვა რეოლოგიური თვისებები. დაბალ ტემპერატურაზე მისი დამუშავების მუშაობის გასაუმჯობესებლად. გარდა ამისა, HPS საკვები ფილმს აქვს ჟანგბადის ბარიერის შესანიშნავი თვისებები, ამიტომ მას შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს HPMC საკვები ფირის ჟანგბადის ბარიერის თვისებები.

HPS დაემატა HPMC-ს შეერთებისთვის და HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის ნაერთის სისტემა აშენდა. განხილული იყო თვისებების გავლენის კანონი, ხსნარში HPS-სა და HPMC-ს შორის ურთიერთქმედების მექანიზმი, ნაერთის სისტემის თავსებადობა და ფაზური გადასვლა და დადგინდა ნაერთის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებსა და სტრუქტურას შორის კავშირი. შედეგები აჩვენებს, რომ ნაერთების სისტემას აქვს კრიტიკული კონცენტრაცია (8%), კრიტიკულ კონცენტრაციაზე დაბალი, HPMC და HPS არსებობს დამოუკიდებელ მოლეკულურ ჯაჭვებში და ფაზურ რეგიონებში; კრიტიკულ კონცენტრაციაზე ზემოთ, ხსნარში წარმოიქმნება HPS ფაზა, როგორც გელის ცენტრი. მიკროგელის სტრუქტურა, რომელიც დაკავშირებულია HPMC მოლეკულური ჯაჭვების გადაჯაჭვით, ავლენს პოლიმერის დნობის მსგავს ქცევას. ნაერთის სისტემის რეოლოგიური თვისებები და ნაერთის თანაფარდობა შეესაბამება ლოგარითმული ჯამის წესს და აჩვენებს გარკვეულ ხარისხს დადებით და უარყოფით გადახრას, რაც მიუთითებს, რომ ორ კომპონენტს აქვს კარგი თავსებადობა. რთული სისტემა არის უწყვეტი ფაზა-დისპერსიული ფაზის „ზღვა-კუნძული“ სტრუქტურა დაბალ ტემპერატურაზე და უწყვეტი ფაზური გადასვლა ხდება 4:6-ზე HPMC/HPS ნაერთების თანაფარდობის შემცირებით.

როგორც საკვები პროდუქტების მნიშვნელოვანი კომპონენტი, საკვების შეფუთვამ შეიძლება თავიდან აიცილოს საკვების დაზიანება და დაბინძურება გარე ფაქტორებით მიმოქცევისა და შენახვის პროცესში, რითაც გახანგრძლივდება საკვების შენახვის ვადა და შენახვის ვადა. როგორც ახალი ტიპის საკვების შესაფუთი მასალა, რომელიც არის უსაფრთხო და საკვებად და აქვს გარკვეული კვებითი ღირებულებაც კი, საკვები ფილმს აქვს ფართო გამოყენების პერსპექტივები საკვების შეფუთვაში და კონსერვაციაში, სწრაფი კვების და ფარმაცევტული კაფსულების სფეროში და გახდა კვლევის ცხელ წერტილად მიმდინარე საკვებში. შეფუთვასთან დაკავშირებული სფეროები.

HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანა მომზადდა ჩამოსხმის მეთოდით. კომპოზიციური სისტემის თავსებადობა და ფაზური განცალკევება შემდგომში იქნა შესწავლილი სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით, დინამიური თერმომექანიკური თვისებების ანალიზით და თერმოგრავიმეტრული ანალიზით და შესწავლილი იქნა კომპოზიციური მემბრანის მექანიკური თვისებები. და ჟანგბადის გამტარიანობა და მემბრანის სხვა თვისებები. შედეგები აჩვენებს, რომ ყველა კომპოზიციური ფირის SEM სურათებში არ არის ნაპოვნი აშკარა ორფაზიანი ინტერფეისი, არის მხოლოდ ერთი მინის გარდამავალი წერტილი კომპოზიციური ფილმების უმეტესობის DMA შედეგებში და მხოლოდ ერთი თერმული დეგრადაციის პიკი ჩნდება DTG მრუდებში. კომპოზიციური ფილმების უმეტესი ნაწილი. HPMC-ს აქვს გარკვეული თავსებადობა HPS-თან. HPMC-ში HPS-ის დამატება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს კომპოზიტური მემბრანის ჟანგბადის ბარიერის თვისებებს. კომპოზიტური მემბრანის მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება შერწყმის თანაფარდობისა და გარემოს ფარდობითი ტენიანობის მიხედვით და წარმოადგენს გადაკვეთის წერტილს, რომელსაც შეუძლია პროდუქტის ოპტიმიზაციის მითითება სხვადასხვა განაცხადის მოთხოვნებისთვის.

HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მიკროსკოპული მორფოლოგია, ფაზური განაწილება, ფაზური გადასვლა და სხვა მიკროსტრუქტურები შესწავლილი იყო მარტივი იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზით, ხოლო ნაერთის სისტემის გამჭვირვალობა და მექანიკური თვისებები შესწავლილი იყო ულტრაიისფერი სპექტროფოტომეტრითა და მექანიკური თვისებების ტესტერით. დადგინდა კავშირი მიკროსკოპულ მორფოლოგიურ სტრუქტურასა და HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მაკროსკოპულ სრულყოფილ შესრულებას შორის. შედეგები აჩვენებს, რომ მეზოფაზების დიდი რაოდენობაა ნაერთის სისტემაში, რომელსაც აქვს კარგი თავსებადობა. ნაერთების სისტემაში არის ფაზის გარდამავალი წერტილი და ამ ფაზის გარდამავალ წერტილს აქვს ნაერთის გარკვეული თანაფარდობა და ხსნარის კონცენტრაციის დამოკიდებულება. რთული სისტემის გამჭვირვალობის ყველაზე დაბალი წერტილი შეესაბამება HPMC-ის ფაზის გადასვლის წერტილს უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში და დაჭიმვის მოდულის მინიმალურ წერტილს. იანგის მოდული და გახანგრძლივება შესვენებისას მცირდებოდა ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, რასაც მიზეზობრივი კავშირი ჰქონდა HPMC-ის გადასვლას უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში.

რევომეტრი გამოყენებული იქნა HPS-ის ქიმიური მოდიფიკაციის ეფექტის შესასწავლად HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის შემადგენლობის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე და გელის თვისებებზე. შესწავლილი იქნა სიმძლავრეები და ფაზური გადასვლები და დადგინდა კავშირი მიკროსტრუქტურასა და რეოლოგიურ და გელის თვისებებს შორის. კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეამციროს ნაერთის სისტემის სიბლანტე დაბალ ტემპერატურაზე, გააუმჯობესოს ნაერთის ხსნარის სითხე და შეამციროს ათვლის გათხელების ფენომენი; HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეამციროს ნაერთის სისტემის ხაზოვანი სიბლანტე. ელასტიურ რეგიონში, HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ფაზური გადასვლის ტემპერატურა მცირდება და დაბალ ტემპერატურაზე ნაერთის სისტემის მყარი ქცევა და მაღალ ტემპერატურაზე სითხე გაუმჯობესებულია. HPMC და HPS ქმნიან უწყვეტ ფაზებს დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად, და როგორც დისპერსიული ფაზები განსაზღვრავენ კომპოზიტური სისტემის რეოლოგიურ თვისებებსა და გელის თვისებებს მაღალ და დაბალ ტემპერატურაზე. კომპოზიციური სისტემის სიბლანტის მრუდის მკვეთრი ცვლილებაც და დაკარგვის ფაქტორის მრუდის რუჯის დელტას პიკი ჩნდება 45 °C-ზე, რაც ეხმიანება 45 °C-ზე იოდით შეღებილ მიკროგრაფებზე დაფიქსირებულ თანამუდმივ ფაზას.

HPS-ის ქიმიური მოდიფიკაციის ეფექტი კომპოზიციური ფილმის კრისტალურ სტრუქტურასა და მიკრო-გამყოფ სტრუქტურაზე შესწავლილი იყო სინქროტრონის გამოსხივების მცირეკუთხიანი რენტგენის გაფანტვის ტექნოლოგიით და შესწავლილი იყო კომპოზიტური ფილმის მექანიკური თვისებები, ჟანგბადის ბარიერის თვისებები და თერმული სტაბილურობა. სისტემატურად შეისწავლა ნაერთების კომპონენტების ქიმიური სტრუქტურის ცვლილებების გავლენა ნაერთების სისტემების მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებზე. სინქროტრონის გამოსხივების შედეგებმა აჩვენა, რომ HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ და ორი კომპონენტის თავსებადობის გაუმჯობესებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეაფერხოს მემბრანაში სახამებლის რეკრისტალიზაცია და ხელი შეუწყოს კომპოზიციურ მემბრანაში უფრო ფხვიერი თვითმსგავსი სტრუქტურის ფორმირებას. მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანის მექანიკური თვისებები, თერმული სტაბილურობა და ჟანგბადის გამტარიანობა, მჭიდრო კავშირშია მის შიდა კრისტალურ სტრუქტურასთან და ამორფული რეგიონის სტრუქტურასთან. ორი ეფექტის კომბინირებული ეფექტი.

თავი პირველი შესავალი

როგორც საკვები პროდუქტების მნიშვნელოვანი კომპონენტი, საკვების შესაფუთ მასალებს შეუძლია დაიცვას საკვები ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური დაზიანებისა და დაბინძურებისგან მიმოქცევისა და შენახვის დროს, შეინარჩუნოს თავად საკვების ხარისხი, ხელი შეუწყოს საკვების მოხმარებას და უზრუნველყოს საკვები. გრძელვადიანი შენახვა და შენახვა და აძლევს საკვებს იერსახეს მოხმარების მოსაზიდად და მატერიალური ღირებულების მიღმა ღირებულების მისაღებად [1-4]. როგორც ახალი ტიპის საკვების შესაფუთი მასალა, რომელიც არის უსაფრთხო და საკვებად და აქვს გარკვეული კვებითი ღირებულებაც კი, საკვები ფილმს აქვს ფართო გამოყენების პერსპექტივები საკვების შეფუთვაში და კონსერვაციაში, სწრაფი კვების და ფარმაცევტული კაფსულების სფეროში და გახდა კვლევის ცხელ წერტილად მიმდინარე საკვებში. შეფუთვასთან დაკავშირებული სფეროები.

საკვები ფილმები არის ფოროვანი ქსელის სტრუქტურის მქონე ფილმები, რომლებიც ჩვეულებრივ მიიღება ბუნებრივი საკვები პოლიმერების დამუშავებით. ბუნებაში არსებულ ბევრ ბუნებრივ პოლიმერს აქვს გელის თვისებები და მათ წყალხსნარებს შეუძლიათ შექმნან ჰიდროგელები გარკვეულ პირობებში, როგორიცაა ზოგიერთი ბუნებრივი პოლისაქარიდი, ცილები, ლიპიდები და ა.შ. ბუნებრივი სტრუქტურული პოლისაქარიდები, როგორიცაა სახამებელი და ცელულოზა, მათი სპეციალური მოლეკულური სტრუქტურის გრძელი ჯაჭვის სპირალისა და სტაბილური ქიმიური თვისებების გამო, შეიძლება იყოს შესაფერისი გრძელვადიანი და სხვადასხვა შენახვის გარემოში და ფართოდ იქნა შესწავლილი, როგორც საკვები ფილმის ფორმირების მასალები. ერთი პოლისაქარიდისგან დამზადებულ საკვებ ფილმებს ხშირად აქვთ გარკვეული შეზღუდვები შესრულებაში. ამიტომ, ერთი პოლისაქარიდის საკვები ფილმების შეზღუდვების აღმოსაფხვრელად, სპეციალური თვისებების ან ახალი ფუნქციების განსავითარებლად, პროდუქტის ფასების შესამცირებლად და მათი გამოყენების გაფართოების მიზნით, ჩვეულებრივ გამოიყენება ორი სახის პოლისაქარიდი. ან ზემოთ მოყვანილი ბუნებრივი პოლისაქარიდები შერეულია დამატებითი თვისებების ეფექტის მისაღწევად. თუმცა, სხვადასხვა პოლიმერებს შორის მოლეკულური სტრუქტურის განსხვავების გამო, არსებობს გარკვეული კონფორმაციული ენტროპია და პოლიმერული კომპლექსების უმეტესობა ნაწილობრივ თავსებადი ან შეუთავსებელია. პოლიმერული კომპლექსის ფაზური მორფოლოგია და თავსებადობა განსაზღვრავს კომპოზიტური მასალის თვისებებს. დამუშავების დროს დეფორმაციისა და ნაკადის ისტორია მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს სტრუქტურაზე. აქედან გამომდინარე, შესწავლილია ისეთი მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა პოლიმერული კომპლექსის სისტემის რეოლოგიური თვისებები. მიკროსკოპული მორფოლოგიური სტრუქტურების ურთიერთდამოკიდებულება, როგორიცაა ფაზის მორფოლოგია და თავსებადობა, მნიშვნელოვანია კომპოზიციური მასალების მუშაობის, ანალიზისა და მოდიფიკაციის რეგულირებისთვის, დამუშავების ტექნოლოგიის, სახელმძღვანელო ფორმულის დიზაინისა და გადამამუშავებელი მანქანების დიზაინისა და წარმოების შეფასებისთვის. დიდი მნიშვნელობა აქვს პროდუქტის დამუშავების პროცესს და ახალი პოლიმერული მასალების შემუშავებას და გამოყენებას.

ამ თავში დეტალურად არის მიმოხილული საკვები ფილმების კვლევის სტატუსი და გამოყენების პროგრესი; ბუნებრივი ჰიდროგელების კვლევის მდგომარეობა; პოლიმერული შეერთების დანიშნულება და მეთოდი და პოლისაქარიდული შეერთების კვლევის პროგრესი; შეერთების სისტემის რეოლოგიური კვლევის მეთოდი; გაანალიზებულია და განიხილება ცივი და ცხელი საპირისპირო გელის სისტემის რეოლოგიური თვისებები და მოდელის კონსტრუქცია, აგრეთვე ამ ნაშრომის შინაარსის კვლევის მნიშვნელობა, კვლევის მიზანი და კვლევა.

1.1 საკვები ფილმი

საკვები ფირი გულისხმობს პლასტიზატორებისა და ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტების დამატებას ბუნებრივ საკვებ ნივთიერებებზე (როგორიცაა სტრუქტურული პოლისაქარიდები, ლიპიდები, ცილები), სხვადასხვა მოლეკულური ურთიერთქმედების გზით, შერევით, გათბობით, დაფარვით, გაშრობით და ა.შ. ფილმი ფოროვანი ქსელით. დამუშავების შედეგად ჩამოყალიბებული სტრუქტურა. მას შეუძლია უზრუნველყოს სხვადასხვა ფუნქციები, როგორიცაა აირის, ტენიანობის, შიგთავსისა და გარე მავნე ნივთიერებების შერჩეული ბარიერის თვისებები, რათა გააუმჯობესოს საკვების სენსორული ხარისხი და შინაგანი სტრუქტურა და გაახანგრძლივოს საკვები პროდუქტების შენახვის ან შენახვის ვადა.

1.1.1 საკვები ფილმების განვითარების ისტორია

საკვები ფილმის განვითარება მე-12 და მე-13 საუკუნეებში შეიძლება. იმ დროს ჩინელები ციტრუსებისა და ლიმონების დასაფარავად იყენებდნენ ცვილის მარტივ მეთოდს, რაც ეფექტურად ამცირებდა ხილსა და ბოსტნეულში წყლის დაკარგვას, ისე რომ ხილმა და ბოსტნეულმა შეინარჩუნა თავდაპირველი ბზინვარება, რითაც ახანგრძლივა ხილის შენახვის ვადა და ბოსტნეული, მაგრამ ზედმეტად აფერხებს ხილისა და ბოსტნეულის აერობულ სუნთქვას, რაც იწვევს ხილის ფერმენტაციის გაუარესებას. მე-15 საუკუნეში აზიელებმა უკვე დაიწყეს სოიოს რძისგან საკვები ფირის დამზადება და იყენებდნენ მას საკვების დასაცავად და საკვების გარეგნობის გასაუმჯობესებლად [20]. მე-16 საუკუნეში ბრიტანელებმა გამოიყენეს ცხიმი საკვების ზედაპირების დასაფარად, რათა შეამცირონ საკვების ტენიანობის დაკარგვა. მე-19 საუკუნეში საქაროზა პირველად გამოიყენეს, როგორც საკვები ფენა თხილზე, ნუშისა და თხილზე, რათა თავიდან აიცილონ დაჟანგვა და გახეხვა შენახვის დროს. 1830-იან წლებში გამოჩნდა კომერციული ცხელი დნობის პარაფინის ფილმები ისეთი ხილისთვის, როგორიცაა ვაშლი და მსხალი. მე-19 საუკუნის ბოლოს ხორცპროდუქტებისა და სხვა საკვების ზედაპირზე ასხურება ჟელატინის ფილა საკვების შესანარჩუნებლად. 1950-იანი წლების დასაწყისში კარნაუბის ცვილი და ა.შ. მზადდებოდა ზეთის წყალში ემულსიებად ახალი ხილისა და ბოსტნეულის დასაფარად და შესანარჩუნებლად. 1950-იანი წლების ბოლოს, ხორცპროდუქტებზე გამოყენებული საკვები ფილმების კვლევა დაიწყო და ყველაზე ფართო და წარმატებული მაგალითია ცხოველის წვრილი ნაწლავებიდან გარსაცმებში გადამუშავებული კლიმატური პროდუქტები.

1950-იანი წლებიდან შეიძლება ითქვას, რომ საკვები ფილმის კონცეფცია მხოლოდ რეალურად იქნა შემოთავაზებული. მას შემდეგ ბევრმა მკვლევარმა გამოიმუშავა დიდი ინტერესი საკვები ფილმების მიმართ. 1991 წელს Nisperes-მა გამოიყენა კარბოქსიმეთილცელულოზა (CMC) ბანანის და სხვა ხილის დაფარვასა და კონსერვაციაზე, ხილის სუნთქვა შემცირდა და ქლოროფილის დაკარგვა შეფერხდა. პარკი და სხვ. 1994 წელს მოხსენებული იქნა ზეინის პროტეინის ფირის ეფექტური ბარიერული თვისებები O2 და CO2-ზე, რამაც გააუმჯობესა პომიდვრის წყლის დაკარგვა, გაფუჭება და გაუფერულება. 1995 წელს ლორდინმა გამოიყენა განზავებული ტუტე ხსნარი სახამებლის დასამუშავებლად და დაამატა გლიცერინი მარწყვის მოსასხამად, რაც ამცირებს მარწყვის წყლის დაკარგვის სიჩქარეს და აფერხებს გაფუჭებას. Baberjee-მ გააუმჯობესა საკვები ფირის თვისებები 1996 წელს მიკრო-გათხევადების და ულტრაბგერითი დამუშავებით ფილმის წარმომქმნელი სითხის, ასე რომ, ფილმის ფორმირების სითხის ნაწილაკების ზომა მნიშვნელოვნად შემცირდა და გაუმჯობესდა ემულსიის ერთგვაროვანი სტაბილურობა. 1998 წელს პადეგეტმა და სხვ. დაამატეს ლიზოზიმი ან ნისინი სოიოს ცილოვან საკვებ ფენას და გამოიყენეს საკვების შესაფუთად და აღმოაჩინა, რომ საკვებში რძემჟავა ბაქტერიების ზრდა ეფექტურად შეფერხდა [30]. 1999 წელს იინ ცინგჰონგი და სხვ. გამოიყენა ფუტკრის ცვილი ვაშლისა და სხვა ხილის შესანარჩუნებლად და შესანახად, რომელსაც შეუძლია შეაფერხოს სუნთქვა, თავიდან აიცილოს შეკუმშვა და წონის დაკლება და შეაფერხოს მიკრობული შეჭრა.

მრავალი წლის განმავლობაში, სიმინდის საცხობი ჭიქა ნაყინის შესაფუთად, წებოვანი ბრინჯის ქაღალდი ტკბილეულის შესაფუთად და ტოფუს ტყავი ხორცის კერძებისთვის არის ტიპიური საკვები შეფუთვა. მაგრამ საკვები ფილმების კომერციული გამოყენება პრაქტიკულად არ არსებობდა 1967 წელს და ცვილით დაფარული ხილის კონსერვაციასაც კი ჰქონდა ძალიან შეზღუდული კომერციული გამოყენება. 1986 წლამდე რამდენიმე კომპანიამ დაიწყო საკვები კინოს პროდუქტების მიწოდება, ხოლო 1996 წლისთვის საკვები ფილმების კომპანიების რაოდენობა 600-მდე გაიზარდა. დღეისათვის საკვები ფირის გამოყენება სურსათის შეფუთვის კონსერვაციაში იზრდება და მიღწეულია წლიური შემოსავალი 100 მილიონ აშშ დოლარზე მეტია.

1.1.2 საკვები ფილმების მახასიათებლები და ტიპები

შესაბამისი კვლევის მიხედვით, საკვებ ფენას აქვს შემდეგი გამორჩეული უპირატესობები: საკვებ ფენას შეუძლია თავიდან აიცილოს საკვების ხარისხის დაქვეითება და გაუარესება, რომელიც გამოწვეულია სხვადასხვა საკვები ნივთიერებების ურთიერთმიგრაციით; საკვები ფირის ზოგიერთ კომპონენტს აქვს განსაკუთრებული კვებითი ღირებულება და ჯანმრთელობის დაცვის ფუნქცია; საკვები ფირის აქვს სურვილისამებრ ბარიერი თვისებები CO2, O2 და სხვა აირები; საკვები ფილმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროტალღური ღუმელისთვის, საცხობი, შემწვარი საკვები და მედიკამენტების ფილმი და საფარი; საკვები ფილმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ანტიოქსიდანტები და კონსერვანტები და სხვა მატარებლები, რითაც ახანგრძლივებს საკვების შენახვის ვადას; საკვები ფილმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საღებავები და კვების გამაძლიერებლები და ა.შ. საკვების ხარისხის გასაუმჯობესებლად და საკვების სენსორული თვისებების გასაუმჯობესებლად; საკვები ფირი უსაფრთხო და საკვებია და შეიძლება მოხმარდეს საკვებთან ერთად; საკვები შესაფუთი ფილმები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მცირე რაოდენობით ან ერთეული საკვების შესაფუთად და ჩამოაყალიბოს მრავალ ფენის კომპოზიტური შეფუთვა ტრადიციული შესაფუთი მასალებით, რაც აუმჯობესებს შესაფუთი მასალების საერთო ბარიერულ მოქმედებას.

მიზეზი, რის გამოც საკვები შესაფუთი ფილმებს აქვთ ზემოაღნიშნული ფუნქციური თვისებები, ძირითადად ემყარება მათ შიგნით გარკვეული სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურის ფორმირებას, რითაც აჩვენებს გარკვეულ სიმტკიცეს და ბარიერულ თვისებებს. საკვები შესაფუთი ფილმის ფუნქციურ თვისებებზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს მისი კომპონენტების თვისებები, ხოლო შიდა პოლიმერული ჯვარედინი კავშირის ხარისხი, ქსელის სტრუქტურის ერთგვაროვნება და სიმკვრივე ასევე გავლენას ახდენს ფირის წარმოქმნის სხვადასხვა პროცესზე. აშკარა განსხვავებებია შესრულებაში [15, 35]. საკვებ ფილმებს ასევე აქვთ სხვა თვისებები, როგორიცაა ხსნადობა, ფერი, გამჭვირვალობა და ა.შ. შესაფერისი საკვები ფირის შესაფუთი მასალები შეიძლება შეირჩეს სხვადასხვა გამოყენების გარემოსა და შესაფუთი პროდუქტის ობიექტებში განსხვავებების მიხედვით.

საკვები ფირის ფორმირების მეთოდის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს ფილმებად და საფარებად: (1) წინასწარ მომზადებულ დამოუკიდებელ ფილმებს ჩვეულებრივ ფილმებს უწოდებენ. (2) თხელ ფენას, რომელიც წარმოიქმნება საკვების ზედაპირზე დაფარვის, ჩაძირვისა და შესხურების გზით, ეწოდება საფარი. ფილმები ძირითადად გამოიყენება სხვადასხვა ინგრედიენტის მქონე საკვებისთვის, რომელიც ინდივიდუალურად უნდა იყოს შეფუთული (როგორიცაა სანელებლების პაკეტები და ზეთის შეფუთვები კომფორტულ საკვებში), იგივე ინგრედიენტის მქონე საკვები, მაგრამ ცალკე უნდა იყოს შეფუთული (როგორიცაა ყავის პატარა შეფუთვა, რძის ფხვნილი, და ა.შ.) და მედიკამენტები ან ჯანდაცვის პროდუქტები. კაფსულის მასალა; საფარი ძირითადად გამოიყენება ახალი საკვების შესანარჩუნებლად, როგორიცაა ხილი და ბოსტნეული, ხორცპროდუქტები, წამლების დაფარვა და კონტროლირებადი გამოთავისუფლების მიკროკაფსულების აწყობა.

საკვები შესაფუთი ფილმის ფირის წარმომქმნელი მასალების მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს: პოლისაქარიდის საკვები ფილა, ცილოვანი საკვები ფილმი, ლიპიდური საკვები ფილმი, მიკრობული საკვები ფილმი და კომპოზიციური საკვები ფილმი.

1.1.3 საკვები ფირის გამოყენება

როგორც ახალი ტიპის საკვების შესაფუთი მასალა, რომელიც უსაფრთხო და საკვებია და გარკვეული კვებითი ღირებულებაც კი აქვს, საკვები ფილმი ფართოდ გამოიყენება კვების შეფუთვის ინდუსტრიაში, ფარმაცევტულ სფეროში, ხილისა და ბოსტნეულის შენახვასა და შენარჩუნებაში, გადამუშავებასა და კონსერვაციაში. ხორცისა და წყლის პროდუქტების წარმოება, სწრაფი კვების და ნავთობის წარმოება. მას აქვს ფართო გამოყენების პერსპექტივები ისეთი საკვების შენახვაში, როგორიცაა შემწვარი გამომცხვარი კანფეტები.

1.1.3.1 გამოყენება სურსათის შეფუთვაში

ფირის წარმომქმნელი ხსნარი იფარება შესაფუთ საკვებზე შესხურებით, დავარცხნით, ჩაღრმავებით და ა.შ. ტენიანობის, ჟანგბადის და არომატული ნივთიერებების შეღწევის თავიდან ასაცილებლად, რაც ეფექტურად ამცირებს შეფუთვის დაკარგვას და ამცირებს შეფუთვის ფენების რაოდენობას. ; მნიშვნელოვნად ამცირებს საკვების გარე ფენას პლასტმასის შეფუთვის კომპონენტების სირთულე ხელს უწყობს მის გადამუშავებას და გადამუშავებას და ამცირებს გარემოს დაბინძურებას; იგი გამოიყენება მრავალკომპონენტიანი კომპლექსური საკვების ზოგიერთი კომპონენტის ცალკე შეფუთვაზე, რათა შემცირდეს ორმხრივი მიგრაცია სხვადასხვა კომპონენტებს შორის, რითაც ამცირებს გარემოს დაბინძურებას. შეამცირეთ საკვების გაფუჭება ან საკვების ხარისხის დაქვეითება. საკვები ფილმი პირდაპირ მუშავდება შესაფუთ ქაღალდში ან საკვების შესაფუთ ჩანთებში, რაც არა მხოლოდ უზრუნველყოფს უსაფრთხოებას, სისუფთავეს და მოხერხებულობას, არამედ ამცირებს თეთრი დაბინძურების წნევას გარემოზე.

სიმინდის, სოიოს და ხორბლის ძირითადი ნედლეულის გამოყენებით, ქაღალდის მსგავსი მარცვლეული ფირები შეიძლება მომზადდეს და გამოიყენოთ ძეხვეულის და სხვა საკვების შესაფუთად. გამოყენების შემდეგ, თუნდაც ბუნებრივ გარემოში გადაყრის შემთხვევაში, ისინი ბიოდეგრადირებადია და შეიძლება ნიადაგის გასაუმჯობესებლად ნიადაგის სასუქად გადაკეთდეს. . სახამებლის, ჩიტოზანისა და ლობიოს ნარჩენების გამოყენებით, როგორც ძირითად მასალას, საკვები შესაფუთი ქაღალდი შეიძლება მომზადდეს სწრაფი კვების შესაფუთად, როგორიცაა სწრაფი კვების ნუში და კარტოფილი ფრი, რაც მოსახერხებელი, უსაფრთხო და ძალიან პოპულარულია; გამოიყენება სანელებლების პაკეტებისთვის, მყარი სუპებისთვის. მოსახერხებელი საკვების შეფუთვა, როგორიცაა ნედლეული, რომელიც პირდაპირ ქვაბში შეიძლება მოხარშული იქნას გამოყენებისას, შეუძლია თავიდან აიცილოს საკვების დაბინძურება, გაზარდოს საკვების კვება და გააადვილოს გაწმენდა. გამხმარი ავოკადო, კარტოფილი და გატეხილი ბრინჯი ფერმენტირებულია და გარდაიქმნება პოლისაქარიდებად, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი საკვები შიდა შესაფუთი მასალების მოსამზადებლად, რომლებიც უფერო და გამჭვირვალეა, აქვთ კარგი ჟანგბადის ბარიერი და მექანიკური თვისებები და გამოიყენება რძის ფხვნილის შესაფუთად. , სალათის ზეთი და სხვა პროდუქტები [19]. სამხედრო საკვებისთვის, პროდუქტის გამოყენების შემდეგ, ტრადიციული პლასტმასის შესაფუთი მასალა იყრება გარემოში და ხდება მტრის თვალყურის დევნების მარკერი, რაც ადვილად ავლენს ადგილსამყოფელს. მრავალკომპონენტიან სპეციალურ საკვებში, როგორიცაა პიცა, საკონდიტრო ნაწარმი, კეტჩუპი, ნაყინი, იოგურტი, ნამცხვრები და დესერტები, პლასტმასის შესაფუთი მასალების პირდაპირ გამოყენება შეუძლებელია, ხოლო საკვები შესაფუთი ფილმი აჩვენებს მის უნიკალურ უპირატესობებს, რამაც შეიძლება შეამციროს ფრაქციული ჯგუფების რაოდენობა. არომატული ნივთიერებების მიგრაცია აუმჯობესებს პროდუქტის ხარისხს და ესთეტიკას [21]. საკვები შესაფუთი ფილმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცომის სისტემის მიკროტალღური საკვების დამუშავებაში. ხორცპროდუქტები, ბოსტნეული, ყველი და ხილი წინასწარ შეფუთულია შესხურებით, ჩაღრმავებით ან დავარცხნით და ა.შ., გაყინული და შენახული, და საჭიროა მხოლოდ მიკროტალღოვანი ღუმელში მოხმარებისთვის.

მიუხედავად იმისა, რომ ხელმისაწვდომია რამდენიმე კომერციული საკვები შესაფუთი ქაღალდი და ჩანთა, ბევრი პატენტია რეგისტრირებული პოტენციური საკვები შესაფუთი მასალების ფორმულირებასა და გამოყენებაზე. საფრანგეთის სურსათის მარეგულირებელმა ორგანოებმა დაამტკიცეს ინდუსტრიული საკვები შესაფუთი ტომარა სახელწოდებით "SOLUPAN", რომელიც შედგება ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის, სახამებლის და ნატრიუმის სორბატისგან და კომერციულად ხელმისაწვდომია.

1.1.3.2 გამოყენება მედიცინაში

ჟელატინი, ცელულოზის წარმოებულები, სახამებელი და საკვები რეზინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მედიკამენტებისა და ჯანმრთელობის პროდუქტების რბილი და მყარი კაფსულის გარსების მოსამზადებლად, რომლებსაც შეუძლიათ ეფექტურად უზრუნველყონ მედიკამენტების და ჯანმრთელობის პროდუქტების ეფექტურობა და უსაფრთხო და საკვების მიღება; ზოგიერთ წამალს აქვს თანდაყოლილი მწარე გემო, რომლის გამოყენებაც პაციენტებს უჭირთ. მიღებული, საკვები ფილმები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც გემოვნების დამცავი საფარები ასეთი პრეპარატებისთვის; ზოგიერთი ნაწლავის პოლიმერული პოლიმერი არ იხსნება კუჭის (pH 1.2) გარემოში, მაგრამ ხსნადია ნაწლავის (pH 6.8) გარემოში და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაწლავის მდგრადი გამოთავისუფლების წამლის საფარში; ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მიზნობრივი ნარკოტიკების გადამზიდავი.

ბლანკო-ფერნანდესი და სხვ. მოამზადა ჩიტოზანის აცეტილირებული მონოგლიცერიდის კომპოზიტური ფილმი და გამოიყენა ვიტამინი E-ს ანტიოქსიდანტური აქტივობის მდგრადი განთავისუფლებისთვის და ეფექტი იყო გასაოცარი. გრძელვადიანი ანტიოქსიდანტური შესაფუთი მასალები. ჟანგი და სხვ. შერეული სახამებელი ჟელატინით, დაემატა პოლიეთილენ გლიკოლის პლასტიზატორი და გამოიყენება ტრადიციული. ღრუ მყარი კაფსულები მომზადდა კომპოზიტური ფირის ჩაძირვის პროცესით და შესწავლილი იყო კომპოზიციური ფილმის გამჭვირვალობა, მექანიკური თვისებები, ჰიდროფილური თვისებები და ფაზური მორფოლოგია. კარგი კაფსულის მასალა [52]. ლალი და სხვ. კაფირინი მოამზადა პარაცეტამოლის კაფსულების ნაწლავური საფარის საკვებ ფენად და შეისწავლა საკვები ფირის მექანიკური თვისებები, თერმული თვისებები, ბარიერული თვისებები და წამლის გამოყოფის თვისებები. შედეგებმა აჩვენა, რომ სორგოს საფარი გლიადინის ფირის სხვადასხვა მყარი კაფსულა არ იყო გატეხილი კუჭში, მაგრამ გამოუშვა პრეპარატი ნაწლავში pH 6.8-ზე. პაიკი და სხვ. მოამზადა HPMC ფტალატის ნაწილაკები დაფარული ინდომეტაცინით და შეასხურა HPMC-ის საკვები ფირის წარმომქმნელი სითხე წამლის ნაწილაკების ზედაპირზე და შეისწავლა წამლის ჩაკეტვის სიჩქარე, წამლის ნაწილაკების საშუალო ზომა, საკვები ფილმი. შედეგებმა აჩვენა, რომ HPMCN დაფარული ინდომეტაცინის პერორალურ პრეპარატს შეუძლია მიაღწიოს წამლის მწარე გემოს დაფარვას და წამლის მიწოდების მიზანს. ოლაძადაბასაბადი და სხვ. შერეული მოდიფიცირებული საგოს სახამებელი კარაგენანთან, რათა მოამზადოს საკვები კომპოზიციური ფილმი, როგორც ტრადიციული ჟელატინის კაფსულების შემცვლელი, და შეისწავლა მისი გაშრობის კინეტიკა, თერმომექანიკური თვისებები, ფიზიკოქიმიური თვისებები და ბარიერული თვისებები. შედეგები აჩვენებს, რომ კომპოზიციურ საკვებ ფენას აქვს ჟელატინის მსგავსი თვისებები გამოიყენება ფარმაცევტული კაფსულების წარმოებაში.

1.1.3.3 გამოყენება ხილისა და ბოსტნეულის კონსერვაციაში

ახალ ხილსა და ბოსტნეულში კრეფის შემდეგ ბიოქიმიური რეაქციები და სუნთქვა კვლავ ენერგიულად მიმდინარეობს, რაც დააჩქარებს ხილისა და ბოსტნეულის ქსოვილის დაზიანებას და ადვილია ოთახის ტემპერატურაზე ხილსა და ბოსტნეულში ტენის დაკარგვა, რაც იწვევს შიდა ქსოვილების ხარისხი და ხილისა და ბოსტნეულის სენსორული თვისებები. კლება. აქედან გამომდინარე, კონსერვაცია გახდა ყველაზე მნიშვნელოვანი საკითხი ხილისა და ბოსტნეულის შენახვისა და ტრანსპორტირებისას; კონსერვაციის ტრადიციულ მეთოდებს აქვთ ცუდი შენარჩუნების ეფექტი და მაღალი ღირებულება. ხილისა და ბოსტნეულის საფარით კონსერვაცია ამჟამად ყველაზე ეფექტური მეთოდია ოთახის ტემპერატურაზე შენარჩუნებისთვის. საკვები ფირის წარმომქმნელი სითხე დაფარულია ხილისა და ბოსტნეულის ზედაპირზე, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად აღკვეთოს მიკროორგანიზმების შეჭრა, შეამციროს სუნთქვა, წყლის დაკარგვა და საკვები ნივთიერებების დაკარგვა ხილისა და ბოსტნეულის ქსოვილებში, შეანელოს ხილისა და ბოსტნეულის ქსოვილების ფიზიოლოგიური დაბერება. და შეინახეთ ხილისა და ბოსტნეულის ქსოვილები ორიგინალური სქელი და გლუვი. პრიალა გარეგნობა, რათა მიაღწიოს სიახლის შენარჩუნებას და შენახვის ვადის გახანგრძლივებას. ამერიკელები იყენებენ აცეტილ მონოგლიცერიდს და მცენარეული ზეთიდან გამოყვანილ ყველს, როგორც ძირითად ნედლეულს საკვები ფირის მოსამზადებლად, და იყენებენ მას ხილისა და ბოსტნეულის დასაჭრელად, რათა შეინარჩუნონ ახალი, გაუწყლოება, შეფერილობა და მიკროორგანიზმების შეჭრა. დიდი ხნის განმავლობაში. ახალი მდგომარეობა. იაპონია იყენებს ნარჩენ აბრეშუმს, როგორც ნედლეულს კარტოფილის ახალი შესანახი ფილმის მოსამზადებლად, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს სუფთა შენახვის ეფექტს, რომელიც შედარებულია ცივი შენახვისას. ამერიკელები იყენებენ მცენარეულ ზეთს და ხილს, როგორც ძირითად ნედლეულს საფარი სითხის დასამზადებლად, და დაჭრილი ხილის სიახლის შესანარჩუნებლად და აღმოაჩინეს, რომ კონსერვაციის ეფექტი კარგია.

მარკესი და სხვ. გამოიყენეს შრატის ცილა და პექტინი, როგორც ნედლეული, და დაამატეს გლუტამინაზა ჯვარედინი კავშირისთვის კომპოზიციური საკვები ფილმის მოსამზადებლად, რომელიც გამოიყენებოდა ახალმოჭრილი ვაშლის, პომიდვრის და სტაფილოს დასაფარავად, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს წონის დაკლების მაჩვენებელი. აფერხებს მიკროორგანიზმების ზრდას ახალმოჭრილი ხილისა და ბოსტნეულის ზედაპირზე და ახანგრძლივებს შენახვის ვადას ახალმოჭრილი ხილისა და ბოსტნეულის გემოსა და გემოს შესანარჩუნებლად. ში ლეი და სხვ. წითელი გლობუსის ყურძენი დაფარულია ქიტოზანის საკვები ფენით, რამაც შეიძლება შეამციროს ყურძნის წონის დაკლება და ლპობის მაჩვენებელი, შეინარჩუნოს ყურძნის ფერი და სიკაშკაშე და შეანელოს ხსნადი მყარი ნივთიერებების დეგრადაცია. ქიტოზანის, ნატრიუმის ალგინატის, ნატრიუმის კარბოქსიმეთილცელულოზის და პოლიაკრილატის ნედლეულად გამოყენება, Liu et al. მოამზადა საკვები ფილმები მრავალშრიანი საფარით ხილისა და ბოსტნეულის ახალი შესანახად და შეისწავლა მათი მორფოლოგია, წყალში ხსნადობა და ა.შ. შედეგებმა აჩვენა, რომ ნატრიუმის კარბოქსიმეთილ ცელულოზა-ქიტოზან-გლიცერინის კომპოზიტურ ფილას ჰქონდა საუკეთესო შენარჩუნების ეფექტი. სუნ ქინშენი და სხვ. შეისწავლეს სოიოს პროტეინის იზოლატის კომპოზიტური ფილმი, რომელიც გამოიყენება მარწყვის შესანარჩუნებლად, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს მარწყვის ტრანსპირაცია, შეაფერხოს მათი სუნთქვა და შეამციროს დამპალი ხილის სიჩქარე. ფერეირა და სხვ. გამოიყენა ხილისა და ბოსტნეულის ნარჩენების ფხვნილი და კარტოფილის ქერქის ფხვნილი კომპოზიციური საკვები ფირის მოსამზადებლად, შეისწავლა კომპოზიტური ფენის წყალში ხსნადობა და მექანიკური თვისებები და გამოიყენა საფარის მეთოდი კუნელის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ კუნელის შენახვის ვადა გახანგრძლივდა. 50%-ით, წონის დაკლების მაჩვენებელი შემცირდა 30-57%-ით, ხოლო ორგანული მჟავა და ტენიანობა მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა. ფუ ქსიაოვეი და სხვ. შეისწავლა ახალი წიწაკის შენახვა ჩიტოზანის საკვები ფილმით და შედეგებმა აჩვენა, რომ მას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს ახალი წიწაკის სუნთქვის ინტენსივობა შენახვის დროს და შეანელოს წიწაკის დაბერება. ნავარო-ტარაზაგა და სხვ. გამოიყენეს ფუტკრის ცვილით მოდიფიცირებული HPMC საკვები ფილმი ქლიავის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ ფუტკრის ცვილს შეუძლია გააუმჯობესოს ჟანგბადის და ტენიანობის ბარიერის თვისებები და HPMC ფილმების მექანიკური თვისებები. ქლიავის წონის დაკლების მაჩვენებელი მნიშვნელოვნად შემცირდა, ნაყოფის დარბილება და სისხლდენა შენახვის დროს გაუმჯობესდა და ქლიავის შენახვის ვადა გახანგრძლივდა. ტანგ ლიინგი და სხვ. გამოიყენა შელაკის ტუტე ხსნარი სახამებლის მოდიფიკაციისას, მოამზადა საკვები შესაფუთი ფილმი და შეისწავლა მისი ფირის თვისებები; ამავდროულად, მისი ფირის წარმომქმნელი სითხის გამოყენება მანგოს სიახლის შესაფარავად შეუძლია ეფექტურად შეამციროს სუნთქვა. მას შეუძლია თავიდან აიცილოს შეფერილობის ფენომენი შენახვის დროს, შეამციროს წონის დაკლების სიჩქარე და გაახანგრძლივოს შენახვის ვადა.

1.1.3.4 გამოყენება ხორცპროდუქტების გადამუშავებასა და კონსერვაციაში

ხორცპროდუქტები მდიდარი ნუტრიენტებითა და წყლის მაღალი აქტივობით ადვილად შემოიჭრება მიკროორგანიზმების მიერ გადამუშავების, ტრანსპორტირების, შენახვისა და მოხმარების პროცესში, რაც იწვევს ფერის და ცხიმის დაჟანგვას და სხვა გაფუჭებას. ხორცპროდუქტების შენახვისა და შენახვის ვადის გახანგრძლივების მიზნით აუცილებელია ხორცპროდუქტებში ფერმენტების აქტივობის და ზედაპირზე მიკროორგანიზმების შეჭრის დათრგუნვა და ცხიმის დაჟანგვით გამოწვეული ფერისა და სუნის გაუარესების თავიდან აცილება. დღეისათვის, საკვები ფირის კონსერვაცია არის ერთ-ერთი გავრცელებული მეთოდი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ხორცის კონსერვაციაში სახლში და მის ფარგლებს გარეთ. ტრადიციულ მეთოდთან შედარებით, აღმოჩნდა, რომ გარე მიკროორგანიზმების შეჭრა, ცხიმის ჟანგვითი სიწითლე და წვენის დაკარგვა საგრძნობლად გაუმჯობესდა საკვებ ფილმში შეფუთულ ხორცპროდუქტებში და მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ხორცპროდუქტების ხარისხი. შენახვის ვადა გახანგრძლივებულია.

ხორცპროდუქტების საკვები ფირის კვლევა დაიწყო 1950-იანი წლების ბოლოს და ყველაზე წარმატებული გამოყენების შემთხვევა იყო კოლაგენის საკვები ფილმი, რომელიც ფართოდ გამოიყენებოდა ძეხვის წარმოებასა და გადამუშავებაში. ემიროღლუ და სხვ. დაამატა სეზამის ზეთი სოიოს ცილოვან საკვებ ფენას ანტიბაქტერიული ფილმის შესაქმნელად და შეისწავლა მისი ანტიბაქტერიული ეფექტი გაყინულ საქონლის ხორცზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ანტიბაქტერიულ ფენას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეაფერხოს Staphylococcus aureus-ის რეპროდუქცია და ზრდა. ვუკი და სხვ. მოამზადა პროანტოციანიდინის საკვები ფილმი და გამოიყენა გაცივებული ღორის ხორცის დასაფარავად სიახლისათვის. შესწავლილი იყო ღორის ხორცის ფერი, pH, TVB-N მნიშვნელობა, თიობარბიტური მჟავა და მიკრობული რაოდენობა 14 დღის განმავლობაში შენახვის შემდეგ. შედეგებმა აჩვენა, რომ პროანტოციანიდინების საკვებ ფენას შეუძლია ეფექტურად შეამციროს თიობარბიტური მჟავის წარმოქმნა, თავიდან აიცილოს ცხიმოვანი მჟავების გაფუჭება, შეამციროს მიკროორგანიზმების შეჭრა და გამრავლება ხორცპროდუქტების ზედაპირზე, გააუმჯობესოს ხორცის პროდუქტების ხარისხი და გაახანგრძლივოს შენახვის პერიოდი და შენახვის ვადა. ჯიანგ შაოტონგი და სხვ. დაამატა ჩაის პოლიფენოლები და ალიცინი სახამებლის-ნატრიუმის ალგინატის კომპოზიტურ მემბრანულ ხსნარში და გამოიყენა ისინი გაცივებული ღორის ხორცის სიახლის შესანარჩუნებლად, რომელიც შეიძლება ინახებოდეს 0-4 °C ტემპერატურაზე 19 დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში. კარტახენა და სხვ. მოხსენებული კოლაგენის საკვები ფირის ანტიბაქტერიული ეფექტი, რომელიც დამატებულია ნისინის ანტიმიკრობულ აგენტთან ერთად ღორის ნაჭრების შენარჩუნებაზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კოლაგენის საკვებ ფენას შეუძლია შეამციროს მაცივარში შენახული ღორის ნაჭრების ტენიანობის მიგრაცია, შეანელოს ხორცის პროდუქტების სიწითლე და დაამატოს 2 კოლაგენური ფილმი % ნისინს ჰქონდა საუკეთესო შენარჩუნების ეფექტი. ვანგ რუი და სხვ. შეისწავლა ნატრიუმის ალგინატის, ქიტოზანისა და კარბოქსიმეთილის ბოჭკოების ცვლილებები pH-ის, აქროლადი ფუძის აზოტის, სიწითლისა და საქონლის ხორცის კოლონიების საერთო რაოდენობის შედარებითი ანალიზით შენახვის 16 დღის განმავლობაში. ნატრიუმის ვიტამინის სამი სახის საკვები ფენა გამოიყენებოდა გაცივებული ძროხის სიახლის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ ნატრიუმის ალგინატის საკვებ ფენას ჰქონდა იდეალური სიახლის შენარჩუნების ეფექტი. კაპრიოლი და სხვ. შეფუთეთ მოხარშული ინდაურის მკერდი ნატრიუმის კაზეინატის საკვები ფენით და შემდეგ შედგით მაცივარში 4 °C-ზე. კვლევებმა აჩვენა, რომ ნატრიუმის კაზეინატის საკვებ ფენას შეუძლია შეანელოს ინდაურის ხორცი მაცივარში. სიცრუის .

1.1.3.5 გამოყენება წყლის პროდუქტების კონსერვაციაში

წყლის პროდუქტების ხარისხის ვარდნა ძირითადად გამოიხატება თავისუფალი ტენის შემცირებაში, გემოს გაუარესებაში და წყლის პროდუქტის ტექსტურის გაუარესებაში. წყლის პროდუქტების დაშლა, დაჟანგვა, დენატურაცია და მიკრობული ინვაზიით გამოწვეული მშრალი მოხმარება ყველა მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც გავლენას ახდენს წყლის პროდუქტების შენახვის ვადაზე. გაყინული შენახვა ჩვეულებრივი მეთოდია წყლის პროდუქტების შესანარჩუნებლად, მაგრამ ამ პროცესში ასევე იქნება ხარისხის დეგრადაციის გარკვეული ხარისხი, რაც განსაკუთრებით სერიოზულია მტკნარი წყლის თევზებისთვის.

წყლის პროდუქტების საკვები ფირის შენარჩუნება დაიწყო 1970-იანი წლების ბოლოს და ახლა ფართოდ გამოიყენება. საკვებ ფენას შეუძლია ეფექტურად შეინარჩუნოს გაყინული წყლის პროდუქტები, შეამციროს წყლის დანაკარგი და ასევე შეიძლება იყოს შერწყმული ანტიოქსიდანტებთან ცხიმის დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად, რითაც მიიღწევა შენახვის ვადის გახანგრძლივება და შენახვის ვადა. მეენაჩისუნდარამი და სხვ. მოამზადა სახამებლის საფუძველზე კომპოზიტური საკვები ფილმი სახამებლის, როგორც მატრიქსის გამოყენებით და დაამატა სანელებლები, როგორიცაა მიხაკი და დარიჩინი, და გამოიყენა იგი თეთრი კრევეტების შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ საკვები სახამებლის ფენას შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს მიკროორგანიზმების ზრდა, შეანელოს ცხიმის დაჟანგვა, გაახანგრძლივოს მაცივარში შენახული თეთრი კრევეტების შენახვის ვადა 10 °C და 4 °C ტემპერატურაზე, შესაბამისად, 14 და 12 დღე. ჩენგ იუანიანმა და სხვებმა შეისწავლეს პულულანის ხსნარის კონსერვანტი და ჩაატარეს მტკნარი წყლის თევზი. კონსერვაციას შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს მიკროორგანიზმების ზრდა, შეანელოს თევზის ცილების და ცხიმების დაჟანგვა და ჰქონდეს შესანიშნავი შენარჩუნების ეფექტი. იუნუსი და სხვ. ცისარტყელას კალმახი დაფარა ჟელატინის საკვები ფილმით, რომელსაც დაემატა დაფნის ფოთლის ეთერზეთი და შეისწავლა მაცივარში შენახვის ეფექტი 4 °C-ზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ჟელატინის საკვები ფილმი ეფექტური იყო ცისარტყელას კალმახის ხარისხის შესანარჩუნებლად 22 დღემდე. დიდი ხნის განმავლობაში . ვანგ სივეი და სხვ. გამოიყენეს ნატრიუმის ალგინატი, ქიტოზანი და CMC, როგორც ძირითადი მასალები, დაამატეს სტეარინის მჟავა საკვები ფირის სითხის მოსამზადებლად და გამოიყენეს იგი Penaeus vannamei-ის დასაფარად სიახლისთვის. კვლევამ აჩვენა, რომ CMC და ჩიტოზანის კომპოზიტურ ფილას აქვს კარგი შენარჩუნების ეფექტი და შეუძლია გაახანგრძლივოს შენახვის ვადა დაახლოებით 2 დღით. იანგ შენგპინგმა და სხვებმა გამოიყენეს ჩიტოზან-ჩაის პოლიფენოლის საკვები ფენა ახალი თმის კუდის გასაციებლად და შესანარჩუნებლად, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს თმის კუდის ზედაპირზე ბაქტერიების რეპროდუქცია, შეანელოს აქროლადი მარილმჟავას წარმოქმნა და გაახანგრძლივოს თმის კუდის შენახვის ვადა. დაახლოებით 12 დღე.

1.1.3.6 გამოყენება შემწვარ საკვებში

შემწვარი საკვები ფართოდ პოპულარული მზა საკვებია, დიდი პროდუქტიულობით. იგი შეფუთულია პოლისაქარიდით და ცილოვანი საკვები ფილმით, რაც ხელს უშლის საკვების ფერის შეცვლას შეწვის პროცესში და ამცირებს ზეთის მოხმარებას. ჟანგბადის და ტენიანობის შესვლა [80]. შემწვარი საკვების გელანის რეზინით დაფარვამ შეიძლება შეამციროს ზეთის მოხმარება 35%-63%-ით, მაგალითად, საშიმის შეწვისას, მას შეუძლია შეამციროს ზეთის მოხმარება 63%-ით; კარტოფილის ჩიფსების შეწვისას მას შეუძლია შეამციროს ზეთის მოხმარება 35%-63%-ით. შემცირდა საწვავის მოხმარება 60%-ით და ა.შ. [81].

სინგტონგი და სხვ. ამზადებდა პოლისაქარიდების საკვებ ფენებს, როგორიცაა ნატრიუმის ალგინატი, კარბოქსიმეთილცელულოზა და პექტინი, რომლებიც გამოიყენებოდა შემწვარი ბანანის ზოლების დასაფარავად და შეისწავლა ზეთის შეწოვის სიჩქარე შეწვის შემდეგ. შედეგებმა აჩვენა, რომ პექტინი და კარბოქსილი მეთილცელულოზით დაფარული შემწვარი ბანანის ზოლები აჩვენებდნენ უკეთეს სენსორულ ხარისხს, მათ შორის პექტინის საკვებ ფენას ჰქონდა საუკეთესო ეფექტი ზეთის შეწოვის შემცირებაზე [82]. ჰოლოვნია და სხვ. დაფარული HPMC და MC ფირები შემწვარი ქათმის ფილეების ზედაპირზე, რათა შეისწავლოს ზეთის მოხმარების ცვლილებები, თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების შემცველობა და ფერის მნიშვნელობა შემწვარ ზეთში. წინასწარ დაფარვას შეუძლია შეამციროს ზეთის შეწოვა და გააუმჯობესოს ზეთის სიცოცხლე [83]. შენგ მეიქსიანგი და სხვ. დამზადებულია CMC, ქიტოზანისა და სოიოს პროტეინის იზოლატის საკვები ფენები, დაფარული კარტოფილის ჩიფსები და შემწვარი ისინი მაღალ ტემპერატურაზე, რათა შეისწავლოს ზეთის შეწოვა, წყლის შემცველობა, ფერი, აკრილამიდის შემცველობა და კარტოფილის ჩიფსების სენსორული ხარისხი. შედეგებმა აჩვენა, რომ სოიოს ცილის იზოლირებული საკვები ფილმი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს შემწვარი კარტოფილის ჩიფსების ზეთის მოხმარების შემცირებაზე, ხოლო ჩიტოზანის საკვები ფილმი უკეთეს გავლენას ახდენს აკრილამიდის შემცველობის შემცირებაზე [84]. სალვადორი და სხვ. შემწვარი კალმარის რგოლების ზედაპირი დაფარულია ხორბლის სახამებლით, მოდიფიცირებული სიმინდის სახამებლით, დექსტრინით და გლუტენით, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს კალმარის რგოლების სიმკვეთრე და შეამციროს ზეთის შეწოვის სიჩქარე [85].

1.1.3.7 გამოყენება ცომეულში

საკვები ფილმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გლუვი საფარი ცომეულის გარეგნობის გასაუმჯობესებლად; შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბარიერი ტენიანობის, ჟანგბადის, ცხიმის და ა.შ. გამომცხვარი პროდუქტების შენახვის ვადის გასაუმჯობესებლად, მაგალითად, ჩიტოზანის საკვები ფილმი გამოიყენება პურის ზედაპირის დასაფარავად. მაგალითად, შემწვარი არაქისი ხშირად დაფარულია ადჰეზივებით მარილისა და სანელებლების დასაფარავად [87].

ქრისტესი და სხვ. ნატრიუმის ალგინატისა და შრატის პროტეინის საკვები ფენები დაამზადეს და დააფარეს Lactobacillus rhamnosus პრობიოტიკური პურის ზედაპირზე. კვლევამ აჩვენა, რომ პრობიოტიკების გადარჩენის მაჩვენებელი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, მაგრამ პურის ორმა ტიპმა აჩვენა, რომ საჭმლის მომნელებელი მექანიზმები ძალიან მსგავსია, ამიტომ საკვები ფირის საფარი არ ცვლის პურის ტექსტურას, გემოს და თერმოფიზიკურ თვისებებს [88]. პანუვატი და სხვ. დაამატა ინდური გოჭის ექსტრაქტი მეთილის ცელულოზის მატრიცაში საკვები კომპოზიტური ფილმის მოსამზადებლად და გამოიყენა იგი შემწვარი კეშიუს სიახლის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ კომპოზიციურ საკვებ ფენას შეუძლია ეფექტურად შეაჩეროს შემწვარი კეშიუ შენახვის დროს. ხარისხი გაუარესდა და მოხალული კეშიუს შენახვის ვადა 90 დღემდე გაგრძელდა [89]. შუ და სხვ. გააკეთა გამჭვირვალე და მოქნილი საკვები ფილმი ნატრიუმის კაზინატით და გლიცერინით და შეისწავლა მისი მექანიკური თვისებები, წყლის გამტარიანობა და მისი შეფუთვის ეფექტი გამომცხვარ პურის ნაჭრებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ნატრიუმის კაზეინატის საკვები ფილმი შეფუთული იყო გამომცხვარი პური. შეფუთვის შემდეგ მისი სიმტკიცე შეიძლება შემცირდეს ოთახის ტემპერატურაზე შენახვიდან 6 საათის განმავლობაში [90]. დუ და სხვ. გამოიყენეს ვაშლის შემცველი საკვები ფილმი და პომიდვრის ბაზაზე დაფუძნებული საკვები ფილმი დამატებული მცენარეული ეთერზეთებით შემწვარი ქათმის შესაფუთად, რაც არა მხოლოდ აფერხებდა მიკროორგანიზმების ზრდას ქათმის შეწვამდე, არამედ აძლიერებდა ქათმის გემოს შეწვის შემდეგ [91]. ჯავანმარდი და სხვ. მოამზადა ხორბლის სახამებლის საკვები ფილმი და გამოიყენა გამომცხვარი ფისტას მარცვლების მოსახვევად. შედეგებმა აჩვენა, რომ საკვები სახამებლის ფენას შეუძლია თავიდან აიცილოს თხილის ჟანგვითი სიწითლე, გააუმჯობესოს თხილის ხარისხი და გაზარდოს მათი შენახვის ვადა [92]. მაჯიდი და სხვ. გამოიყენეს შრატის პროტეინის საკვები ფენა შემწვარი არაქისის დასაფარავად, რომელსაც შეუძლია გაზარდოს ჟანგბადის ბარიერი, შეამციროს არაქისის სიწითლე, გააუმჯობესოს მოხალული არაქისის მტვრევადობა და გაახანგრძლივოს მისი შენახვის პერიოდი [93].

1.1.3.8 გამოყენება საკონდიტრო ნაწარმში

ტკბილეულის ინდუსტრიას აქვს მაღალი მოთხოვნები აქროლადი კომპონენტების დიფუზიის მიმართ, ამიტომ შოკოლადისა და გაპრიალებული ზედაპირის მქონე კანფეტებისთვის აუცილებელია წყალში ხსნადი საკვები ფილმების გამოყენება არასტაბილურ კომპონენტების შემცველი საფარი სითხის ჩასანაცვლებლად. საკვები შესაფუთი ფილმი შეუძლია შექმნას გლუვი დამცავი ფილმი კანფეტის ზედაპირზე, რათა შეამციროს ჟანგბადის და ტენიანობის მიგრაცია [19]. საკონდიტრო ნაწარმში შრატის ცილის საკვები ფენების გამოყენებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს მისი აქროლადი კომპონენტების დიფუზია. როდესაც შოკოლადი გამოიყენება ცხიმიანი საკვების, როგორიცაა ფუნთუშების და არაქისის კარაქის შესაფუთად, ზეთი გადავა შოკოლადის გარე ფენაში, რაც შოკოლადს წებოვანს გახდის და იწვევს „უკუ ყინვის“ ფენომენს, მაგრამ შიდა მასალა გაშრება, რის შედეგადაც მისი გემოს შეცვლა. საკვები ფირის შესაფუთი მასალის ფენის დამატება ცხიმის ბარიერის ფუნქციით შეიძლება გადაჭრას ამ პრობლემის [94].

ნელსონი და სხვ. გამოიყენა მეთილცელულოზის საკვები ფილმი მრავალი ლიპიდის შემცველი კანფეტების დასაფარად და აჩვენა ძალიან დაბალი ლიპიდური გამტარიანობა, რითაც აფერხებს ყინვის ფენომენს შოკოლადში [95]. მეიერსმა საღეჭი რეზინაზე გამოიყენა ჰიდროგელ-ცვილის ორფენიანი საკვები ფილმი, რომელსაც შეუძლია გააუმჯობესოს მისი წებოვნება, შეამციროს წყლის აორთქლება და გაზარდოს მისი შენახვის ვადა [21]. წყალი მომზადებული Fadini et al. დეკოლაგენ-კაკაოს კარაქის საკვები კომპოზიციური ფილმი შესწავლილი იქნა მისი მექანიკური თვისებებისა და წყლის გამტარიანობის გამო და გამოიყენებოდა როგორც საფარი შოკოლადის პროდუქტებისთვის კარგი შედეგებით [96].

1.1.4 ცელულოზაზე დაფუძნებული საკვები ფილმები

ცელულოზაზე დაფუძნებული საკვები ფილმი არის ერთგვარი საკვები ფილმი, რომელიც დამზადებულია ბუნებაში ყველაზე უხვი ცელულოზისა და მისი წარმოებულებისგან, როგორც ძირითადი ნედლეულისგან. ცელულოზაზე დაფუძნებული საკვები ფილმი არის უსუნო და უგემოვნო და აქვს კარგი მექანიკური სიმტკიცე, ზეთის ბარიერის თვისებები, გამჭვირვალობა, მოქნილობა და კარგი გაზის ბარიერის თვისებები. თუმცა, ცელულოზის ჰიდროფილური ბუნების გამო, ცელულოზაზე დაფუძნებული საკვები ფირის წინააღმდეგობა წყლის ეფექტურობა ზოგადად შედარებით დაბალია [82, 97-99].

ცელულოზაზე დაფუძნებულ საკვებ ფილმს, რომელიც დამზადებულია ნარჩენებისგან კვების მრეწველობის წარმოებაში, შეუძლია მიიღოს საკვები შესაფუთი ფილმები შესანიშნავი ეფექტურობით და შეუძლია ნარჩენების ხელახლა გამოყენება პროდუქციის დამატებითი ღირებულების გასაზრდელად. ფერეირა და სხვ. შერეული ხილისა და ბოსტნეულის ნარჩენების ფხვნილი კარტოფილის ქერქის ფხვნილთან ერთად ცელულოზაზე დაფუძნებული საკვები კომპოზიტური ფილმის მოსამზადებლად და წაისვით კუნელის საფარზე სიახლის შესანარჩუნებლად და მიაღწია კარგ შედეგებს [62]. თან ჰუიზი და სხვ. საბაზისო მასალად გამოიყენა ლობიოს ნარჩენებისგან მოპოვებული დიეტური ბოჭკო და დაამატა გარკვეული რაოდენობის გასქელება სოიოს ბოჭკოების საკვები ფილმის მოსამზადებლად, რომელსაც აქვს კარგი მექანიკური თვისებები და ბარიერული თვისებები [100], რომელიც ძირითადად გამოიყენება სწრაფი კვების ფაფის სანელებლების შესაფუთად. , მოსახერხებელი და მკვებავია მასალის შეფუთვის პირდაპირ ცხელ წყალში გახსნა.

წყალში ხსნადი ცელულოზის წარმოებულები, როგორიცაა მეთილის ცელულოზა (MC), კარბოქსიმეთილცელულოზა (CMC) და ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზა (HPMC), შეუძლიათ შექმნან უწყვეტი მატრიცა და ჩვეულებრივ გამოიყენება საკვები ფილმების შემუშავებასა და კვლევაში. Xiao Naiyu და სხვ. გამოიყენა MC, როგორც ძირითადი ფილმის წარმომქმნელი სუბსტრატი, დაამატა პოლიეთილენ გლიკოლი და კალციუმის ქლორიდი და სხვა დამხმარე მასალები, მოამზადა MC საკვები ფილმი ჩამოსხმის მეთოდით და გამოიყენა ოლეკრანონის შესანარჩუნებლად, რომელსაც შეუძლია ოლეკრანოს პირის ღრუს გახანგრძლივება. ატმის შენახვის ვადა 4,5 დღეა [101]. ესმაეილი და სხვ. მოამზადა MC საკვები ფილმი ჩამოსხმის გზით და წაისვა მცენარეული ეთერზეთების მიკროკაფსულების საფარზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ MC ფილმს აქვს ზეთის ბლოკირების კარგი ეფექტი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას საკვების შეფუთვაზე, ცხიმოვანი მჟავების გაფუჭების თავიდან ასაცილებლად [102]. ტიანი და სხვ. მოდიფიცირებული MC საკვები ფილმები სტეარინის მჟავით და უჯერი ცხიმოვანი მჟავებით, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს MC საკვები ფირის წყლის ბლოკირების თვისებები [103]. ლაი ფენგიინგი და სხვ. შეისწავლა გამხსნელის ტიპის მოქმედება MC საკვები ფირის ფირის წარმოქმნის პროცესზე და საკვები ფირის ბარიერულ თვისებებსა და მექანიკურ თვისებებზე [104].

CMC მემბრანებს აქვთ კარგი ბარიერული თვისებები O2, CO2 და ზეთების მიმართ და ფართოდ გამოიყენება კვების და მედიცინის სფეროში [99]. ბიფანი და სხვ. მოამზადა CMC მემბრანები და შეისწავლა ფოთლის ექსტრაქტების მოქმედება მემბრანების წყლის ბარიერულ თვისებებზე და გაზის ბარიერულ თვისებებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ფოთლის ექსტრაქტების დამატებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მემბრანების ტენიანობის და ჟანგბადის ბარიერის თვისებები, მაგრამ არა CO2-ისთვის. ბარიერული თვისებები დაკავშირებულია ექსტრაქტის კონცენტრაციასთან [105]. დე მოურა და სხვ. მომზადებული ქიტოზანის ნანონაწილაკები გააძლიერეს CMC ფენებს და შეისწავლეს კომპოზიტური ფენების თერმული სტაბილურობა, მექანიკური თვისებები და წყალში ხსნადობა. შედეგები აჩვენებს, რომ ქიტოზანის ნანონაწილაკებს შეუძლიათ ეფექტურად გააუმჯობესონ CMC ფილმების მექანიკური თვისებები და თერმული სტაბილურობა. სექსი [98]. ღანბარზადე და სხვ. მოამზადა CMC საკვები ფილმები და შეისწავლა გლიცეროლისა და ოლეინის მჟავის მოქმედება CMC ფენების ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ ფირის ბარიერული თვისებები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, მაგრამ მექანიკური თვისებები და გამჭვირვალობა შემცირდა [99]. ჩენგი და სხვ. მოამზადა კარბოქსიმეთილცელულოზა-კონიაკი გლუკომანანის საკვები კომპოზიტური ფილმი და შეისწავლა პალმის ზეთის ეფექტი კომპოზიტური ფირის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ პატარა ლიპიდურ მიკროსფეროებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდონ კომპოზიტური ფილმი. ზედაპირული ჰიდროფობიურობა და წყლის მოლეკულის გამტარი არხის გამრუდება შეუძლია გააუმჯობესოს მემბრანის ტენიანობის ბარიერის მოქმედება [106].

HPMC-ს აქვს კარგი ფირის წარმომქმნელი თვისებები და მისი ფილმი არის მოქნილი, გამჭვირვალე, უფერო და უსუნო და აქვს კარგი ზეთის ბარიერი თვისებები, მაგრამ მისი მექანიკური თვისებები და წყლის დამბლოკავი თვისებები უნდა გაუმჯობესდეს. ზუნიგას და სხვ. აჩვენა, რომ HPMC ფირის ფორმირების ხსნარის საწყისი მიკროსტრუქტურა და სტაბილურობა შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ფილმის ზედაპირსა და შიდა სტრუქტურაზე, ხოლო ზეთის წვეთების შეღწევა ფილმის სტრუქტურის ფორმირებისას შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს სინათლის გამტარობაზე და ზედაპირის აქტივობაზე. ფილმი. აგენტის დამატებამ შეიძლება გააუმჯობესოს ფირის წარმომქმნელი ხსნარის სტაბილურობა, რაც თავის მხრივ გავლენას ახდენს ფილმის ზედაპირის სტრუქტურასა და ოპტიკურ თვისებებზე, მაგრამ მექანიკური თვისებები და ჰაერის გამტარიანობა არ მცირდება [107]. კლანგმუანგი და სხვ. გამოიყენება ორგანულად მოდიფიცირებული თიხა და ფუტკრის ცვილი HPMC საკვები ფირის გასაუმჯობესებლად და შესაცვლელად HPMC ფირის მექანიკური თვისებებისა და ბარიერის თვისებების გასაუმჯობესებლად. კვლევამ აჩვენა, რომ ფუტკრის ცვილისა და თიხის მოდიფიკაციის შემდეგ, HPMC საკვები ფირის მექანიკური თვისებები შედარებული იყო საკვებ ფირის თვისებებთან. გაუმჯობესდა ტენიანობის კომპონენტების მოქმედება [108]. დოგანი და სხვ. მოამზადა HPMC საკვები ფილმი და გამოიყენა მიკროკრისტალური ცელულოზა HPMC ფირის გასაძლიერებლად და შესაცვლელად და შეისწავლა ფილმის წყლის გამტარიანობა და მექანიკური თვისებები. შედეგებმა აჩვენა, რომ მოდიფიცირებული ფილმის ტენიანობის ბარიერის თვისებები მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა. , მაგრამ მისი მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა [109]. ჩოი და სხვ. დაამატა ორეგანოს ფოთოლი და ბერგამოტის ეთერზეთი HPMC მატრიცაში საკვები კომპოზიტური ფილმის მოსამზადებლად და გამოიყენა ახალი ქლიავის საფარის შესანარჩუნებლად. კვლევამ აჩვენა, რომ საკვებ კომპოზიტურ ფენას შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს ქლიავის სუნთქვა, ამცირებს ეთილენის წარმოებას, ამცირებს წონის დაკლების სიჩქარეს და აუმჯობესებს ქლიავის ხარისხს [110]. ესტეღლალი და სხვ. შერეული HPMC ჟელატინით საკვები კომპოზიტური ფილმების მოსამზადებლად და შეისწავლა საკვები კომპოზიტური ფილმები. HPMC ჟელატინის ფიზიკურ-ქიმიურმა თვისებებმა, მექანიკურმა თვისებებმა და თავსებადობამ აჩვენა, რომ HPMC ჟელატინის კომპოზიტური ფენების დაჭიმვის თვისებები მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამკურნალო კაფსულების მომზადებაში [111]. ვილაკრესი და სხვ. შეისწავლა HPMC-კასავას სახამებლის საკვები კომპოზიტური ფენების მექანიკური თვისებები, გაზის ბარიერის თვისებები და ანტიბაქტერიული თვისებები. შედეგებმა აჩვენა, რომ კომპოზიტურ ფილმებს ჰქონდათ კარგი ჟანგბადის ბარიერის თვისებები და ანტიბაქტერიული ეფექტი [112]. ბიუნი და სხვ. მოამზადა shellac-HPMC კომპოზიტური მემბრანები და შეისწავლა ემულგატორების ტიპების და შელაკის კონცენტრაციის ეფექტი კომპოზიტურ მემბრანებზე. ემულგატორმა შეამცირა კომპოზიტური მემბრანის წყლის დამბლოკავი თვისებები, მაგრამ მისი მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად არ შემცირებულა; შელაკის დამატებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა HPMC მემბრანის თერმული სტაბილურობა და მისი ეფექტი გაიზარდა შელაკის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად [113].

1.1.5 სახამებელზე დაფუძნებული საკვები ფილმები

სახამებელი არის ბუნებრივი პოლიმერი საკვები ფილმების მოსამზადებლად. მას აქვს ფართო წყაროს, დაბალი ფასის, ბიოთავსებადობისა და კვების ღირებულების უპირატესობები და ფართოდ გამოიყენება კვების და ფარმაცევტულ მრეწველობაში [114-117]. ცოტა ხნის წინ, ერთიმეორის მიყოლებით გაჩნდა კვლევები სუფთა სახამებლის საკვები ფენების და სახამებლის შემცველი საკვები კომპოზიციური ფილმების შესახებ საკვების შესანახად და შესანახად [118]. მაღალი ამილოზის სახამებელი და მისი ჰიდროქსიპროპილირებული მოდიფიცირებული სახამებელი არის ძირითადი მასალები სახამებლის შემცველი საკვები ფილმების მოსამზადებლად [119]. სახამებლის რეტროგრადაცია არის ფილმის შექმნის უნარის მთავარი მიზეზი. რაც უფრო მაღალია ამილოზის შემცველობა, მით უფრო მჭიდროა ინტერმოლეკულური კავშირი, მით უფრო ადვილია რეტროგრადაციის წარმოქმნა და მით უკეთესია ფილმის წარმოქმნის თვისება და ფილმის საბოლოო დაჭიმვის სიმტკიცე. უფრო დიდი. ამილოზას შეუძლია წყალში ხსნადი ფენების შექმნა დაბალი ჟანგბადის გამტარიანობით და მაღალი ამილოზის შემცველობით ფენების ბარიერული თვისებები არ შემცირდება მაღალი ტემპერატურის გარემოში, რაც ეფექტურად იცავს შეფუთულ საკვებს [120].

სახამებლის საკვები ფილმი, უფერო და უსუნო, აქვს კარგი გამჭვირვალობა, წყალში ხსნადობა და გაზის ბარიერის თვისებები, მაგრამ ავლენს შედარებით ძლიერ ჰიდროფილურობას და ცუდი ტენიანობის ბარიერის თვისებებს, ამიტომ ძირითადად გამოიყენება საკვების ჟანგბადისა და ზეთის ბარიერის შეფუთვაში [121-123]. გარდა ამისა, სახამებლის დაფუძნებული გარსები მიდრეკილია დაბერებისა და რეტროგრადაციისკენ და მათი მექანიკური თვისებები შედარებით ცუდია [124]. ზემოაღნიშნული ნაკლოვანებების დასაძლევად, სახამებელი შეიძლება შეიცვალოს ფიზიკური, ქიმიური, ფერმენტული, გენეტიკური და დანამატის მეთოდებით, რათა გააუმჯობესოს სახამებლის შემცველი საკვები ფილმების თვისებები [114].

ჟანგ ჟენგმაო და სხვ. გამოიყენა ულტრა სახამებლის საკვები ფილმი მარწყვის დასაფარად და აღმოაჩინა, რომ მას შეუძლია ეფექტურად შეამციროს წყლის დანაკარგი, შეაფერხოს ხსნადი შაქრის შემცველობა და ეფექტურად გაახანგრძლივოს მარწყვის შენახვის ვადა [125]. გარსია და სხვ. მოდიფიცირებული სახამებელი სხვადასხვა ჯაჭვის კოეფიციენტებით მოდიფიცირებული სახამებლის ფირის წარმომქმნელი სითხის მისაღებად, რომელიც გამოიყენებოდა ახალი მარწყვის საფარის ფირის შესანარჩუნებლად. სიხშირე და დაშლის სიჩქარე უკეთესი იყო, ვიდრე დაუფარავი ჯგუფის [126]. ღანბარზადე და სხვ. მოდიფიცირებული სახამებელი ლიმონმჟავას ჯვარედინი დაკავშირებით და მიღებული ქიმიურად ჯვარედინი მოდიფიცირებული სახამებლის ფილმი. კვლევებმა აჩვენა, რომ ჯვარედინი დაკავშირების მოდიფიკაციის შემდეგ, გაუმჯობესდა სახამებლის ფენების ტენიანობის ბარიერის თვისებები და მექანიკური თვისებები [127]. გაო კუნიუ და სხვ. ჩატარდა სახამებლის ფერმენტული ჰიდროლიზის დამუშავება და მიღებული სახამებლის საკვები ფირის და მისი მექანიკური თვისებები, როგორიცაა დაჭიმვის სიმტკიცე, დრეკადობა და დაკეცვის წინააღმდეგობა გაიზარდა და ტენიანობის ბარიერის მოქმედება გაიზარდა ფერმენტის მოქმედების დროის გაზრდით. მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა [128]. პარრა და სხვ. დაამატა ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტი ტაპიოკას სახამებელში, რათა მოამზადოს საკვები ფილმი კარგი მექანიკური თვისებებით და წყლის ორთქლის გადაცემის დაბალი სიჩქარით [129]. ფონსეკა და სხვ. გამოიყენეს ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი კარტოფილის სახამებლის დასაჟანგად და მოამზადეს დაჟანგული სახამებლის საკვები ფილმი. კვლევამ აჩვენა, რომ მისი წყლის ორთქლის გადაცემის სიჩქარე და წყალში ხსნადობა მნიშვნელოვნად შემცირდა, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი წყლის აქტივობის საკვების შეფუთვაზე [130].

სახამებლის შერევა სხვა საკვებ პოლიმერებთან და პლასტიზატორებთან მნიშვნელოვანი მეთოდია სახამებლის შემცველი საკვები ფილმების თვისებების გასაუმჯობესებლად. ამჟამად, ხშირად გამოყენებული რთული პოლიმერები ძირითადად ჰიდროფილური კოლოიდებია, როგორიცაა პექტინი, ცელულოზა, ზღვის მცენარეების პოლისაქარიდი, ქიტოზანი, კარაგენანი და ქსანთანის რეზინა [131].

მარია როდრიგესი და სხვ. გამოიყენება კარტოფილის სახამებელი და პლასტიზატორები ან ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, როგორც ძირითადი მასალები სახამებლის შემცველი საკვები ფილმების მოსამზადებლად, რაც აჩვენებს, რომ პლასტიზატორებს შეუძლიათ გაზარდონ ფირის მოქნილობა, ხოლო ზედაპირულ აქტანტებს შეუძლიათ შეამცირონ ფილმის დაჭიმულობა [132]. სანტანა და სხვ. გამოიყენეს ნანობოჭკოები კასავას სახამებლის საკვები ფენების გასაძლიერებლად და შესაცვლელად და მიიღეს სახამებელზე დაფუძნებული საკვები კომპოზიციური ფილმები გაუმჯობესებული მექანიკური თვისებებით, ბარიერული თვისებებით და თერმული სტაბილურობით [133]. აზევედო და სხვ. შერეული შრატის პროტეინი თერმოპლასტიკური სახამებლით, რათა მოამზადოს ერთიანი ფირის მასალა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ შრატის პროტეინს და თერმოპლასტიკური სახამებელი აქვს ძლიერი ინტერფეისული ადჰეზია და შრატის ცილას შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს სახამებლის ხელმისაწვდომობა. საკვები ფილმების წყალგამკეტი და მექანიკური თვისებები [134]. ედჰირეჯი და სხვ. მოამზადა ტაპიოკას სახამებლის შემცველი საკვები ფილმი და შეისწავლა პლასტიზატორის ეფექტი ფიზიკურ და ქიმიურ სტრუქტურაზე, მექანიკურ თვისებებზე და ფირის თერმულ თვისებებზე. შედეგები აჩვენებს, რომ პლასტიზატორის ტიპი და კონცენტრაცია შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ტაპიოკას სახამებლის ფილმზე. სხვა პლასტიფიკატორებთან შედარებით, როგორიცაა შარდოვანა და ტრიეთილენგლიკოლი, პექტინს აქვს საუკეთესო პლასტიფიკაციის ეფექტი, ხოლო პექტინით პლასტიფიცირებულ სახამებლის ფილას აქვს კარგი წყლის ბლოკირების თვისებები [135]. საბერი და სხვ. გამოიყენება ბარდის სახამებელი, გუარის რეზინა და გლიცერინი საკვები კომპოზიტური ფილმების მოსამზადებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ ბარდის სახამებელი დიდ როლს თამაშობდა ფირის სისქეში, სიმკვრივეში, შეკრულობაში, წყლის გამტარიანობასა და დაჭიმვის სიძლიერეში. გუარის რეზინა მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს მემბრანის დაჭიმვის ძალასა და ელასტიურ მოდულზე, ხოლო გლიცეროლს შეუძლია გააუმჯობესოს მემბრანის მოქნილობა [136]. ჯი და სხვ. შეაერთა ქიტოზანი და სიმინდის სახამებელი და დაამატა კალციუმის კარბონატის ნანონაწილაკები სახამებლის დაფუძნებული ანტიბაქტერიული ფილმის მოსამზადებლად. კვლევამ აჩვენა, რომ სახამებელსა და ქიტოზანს შორის წარმოიქმნა მოლეკულური წყალბადის ბმები, ფილმის მექანიკური თვისებები და ანტიბაქტერიული თვისებები გაძლიერდა [137]. მეირა და სხვ. გაუმჯობესებული და მოდიფიცირებული სიმინდის სახამებლის საკვები ანტიბაქტერიული ფილმი კაოლინის ნანონაწილაკებით და კომპოზიციური ფილმის მექანიკური და თერმული თვისებები გაუმჯობესდა და ანტიბაქტერიულ ეფექტზე გავლენა არ მოუხდენია [138]. ორტეგა-ტორო და სხვ. დაუმატეს HPMC სახამებელს და დაამატეს ლიმონმჟავა საკვები ფილმის მოსამზადებლად. კვლევამ აჩვენა, რომ HPMC-ისა და ლიმონმჟავას დამატებას შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს სახამებლის დაბერება და შეამციროს საკვები ფირის წყლის გამტარიანობა, მაგრამ ჟანგბადის ბარიერის თვისებები მცირდება [139].

1.2 პოლიმერული ჰიდროგელი

ჰიდროგელი არის ჰიდროფილური პოლიმერების კლასი სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურით, რომლებიც წყალში უხსნადია, მაგრამ შეიძლება წყალში შეშუპება. მაკროსკოპული თვალსაზრისით, ჰიდროგელს აქვს გარკვეული ფორმა, ვერ მიედინება და არის მყარი ნივთიერება. მიკროსკოპულად, წყალში ხსნადი მოლეკულები შეიძლება განაწილდეს სხვადასხვა ფორმისა და ზომის ჰიდროგელში და გავრცელდეს სხვადასხვა დიფუზიის სიჩქარით, ამიტომ ჰიდროგელი ავლენს ხსნარის თვისებებს. ჰიდროგელების შიდა სტრუქტურას აქვს შეზღუდული ძალა და ადვილად ნადგურდება. ის მყარ და თხევად მდგომარეობაშია. მას აქვს მსგავსი ელასტიურობა, როგორც მყარი და აშკარად განსხვავდება რეალური მყარისგან.

1.2.1 პოლიმერული ჰიდროგელების მიმოხილვა

1.2.1.1 პოლიმერული ჰიდროგელების კლასიფიკაცია

პოლიმერული ჰიდროგელი არის სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება პოლიმერის მოლეკულებს შორის ფიზიკური ან ქიმიური ჯვარედინი კავშირით [143-146]. ის შთანთქავს წყალში დიდი რაოდენობით წყალს, რათა თავისთავად გაიბეროს და ამავდროულად, შეუძლია შეინარჩუნოს სამგანზომილებიანი სტრუქტურა და იყოს წყალში უხსნადი. წყალი.

ჰიდროგელების კლასიფიკაციის მრავალი გზა არსებობს. ჯვარედინი დამაკავშირებელი თვისებების განსხვავებიდან გამომდინარე, ისინი შეიძლება დაიყოს ფიზიკურ და ქიმიურ გელებად. ფიზიკური გელები წარმოიქმნება შედარებით სუსტი წყალბადის ბმებით, იონური ბმებით, ჰიდროფობიური ურთიერთქმედებით, ვან დერ ვაალის ძალებით და ფიზიკური ჩახლართვით პოლიმერულ მოლეკულურ ჯაჭვებსა და სხვა ფიზიკურ ძალებს შორის და შეიძლება გარდაიქმნას ხსნარებად სხვადასხვა გარე გარემოში. მას შექცევად გელს უწოდებენ; ქიმიური გელი, როგორც წესი, არის მუდმივი სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება ქიმიური ბმების ჯვარედინი კავშირით, როგორიცაა კოვალენტური ბმები სითბოს, სინათლის, ინიციატორის და ა.შ. ნამდვილი კონდენსატისთვის [147-149]. ფიზიკური გელები ზოგადად არ საჭიროებს ქიმიურ მოდიფიკაციას და აქვთ დაბალი ტოქსიკურობა, მაგრამ მათი მექანიკური თვისებები შედარებით ცუდია და ძნელია გაუძლოს დიდ გარე სტრესს; ქიმიურ გელებს ზოგადად აქვთ უკეთესი სტაბილურობა და მექანიკური თვისებები.

სხვადასხვა წყაროებიდან გამომდინარე, ჰიდროგელები შეიძლება დაიყოს სინთეზურ პოლიმერულ ჰიდროგელებად და ბუნებრივ პოლიმერულ ჰიდროგელებად. სინთეზური პოლიმერული ჰიდროგელი არის ჰიდროგელი, რომელიც წარმოიქმნება სინთეზური პოლიმერების ქიმიური პოლიმერიზაციით, ძირითადად მათ შორისაა პოლიაკრილის მჟავა, პოლივინილაცეტატი, პოლიაკრილამიდი, პოლიეთილენის ოქსიდი და ა.შ.; ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელი არის პოლიმერული ჰიდროგელი წარმოიქმნება ბუნებრივი პოლიმერების, როგორიცაა პოლისაქარიდები და ცილები ბუნებაში, მათ შორის ცელულოზა, ალგინატი, სახამებელი, აგაროზა, ჰიალურონის მჟავა, ჟელატინი და კოლაგენი, ჯვარედინი კავშირით [6, 7, 150], 151]. ბუნებრივ პოლიმერულ ჰიდროგელებს, როგორც წესი, აქვთ ფართო წყაროს, დაბალი ფასის და დაბალი ტოქსიკურობის მახასიათებლები, ხოლო სინთეზური პოლიმერული ჰიდროგელები ზოგადად ადვილად დასამუშავებელია და აქვთ დიდი მოსავლიანობა.

გარე გარემოზე განსხვავებული რეაგირების საფუძველზე, ჰიდროგელი ასევე შეიძლება დაიყოს ტრადიციულ ჰიდროგელებად და ჭკვიან ჰიდროგელებად. ტრადიციული ჰიდროგელები შედარებით უგრძნობი არიან გარე გარემოში ცვლილებების მიმართ; ჭკვიან ჰიდროგელებს შეუძლიათ იგრძნონ მცირე ცვლილებები გარე გარემოში და წარმოქმნან შესაბამისი ცვლილებები ფიზიკურ სტრუქტურასა და ქიმიურ თვისებებში [152-156]. ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე ჰიდროგელებისთვის მოცულობა იცვლება გარემოს ტემპერატურასთან ერთად. ჩვეულებრივ, ასეთი პოლიმერული ჰიდროგელი შეიცავს ჰიდროფილურ ჯგუფებს, როგორიცაა ჰიდროქსილი, ეთერი და ამიდი, ან ჰიდროფობიურ ჯგუფებს, როგორიცაა მეთილი, ეთილი და პროპილი. გარე გარემოს ტემპერატურამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს გელის მოლეკულებს შორის ჰიდროფილურ ან ჰიდროფობიურ ურთიერთქმედებაზე, წყალბადის კავშირზე და წყლის მოლეკულებსა და პოლიმერულ ჯაჭვებს შორის, რითაც იმოქმედებს გელის სისტემის ბალანსზე. pH-მგრძნობიარე ჰიდროგელებისთვის, სისტემა ჩვეულებრივ შეიცავს მჟავა-ფუძის მოდიფიცირებულ ჯგუფებს, როგორიცაა კარბოქსილის ჯგუფები, სულფონის მჟავების ჯგუფები ან ამინო ჯგუფები. ცვალებადი pH გარემოში, ამ ჯგუფებს შეუძლიათ შთანთქას ან გაათავისუფლონ პროტონები, ცვლის წყალბადის კავშირს გელში და განსხვავებას შიდა და გარე იონის კონცენტრაციებს შორის, რაც იწვევს გელის მოცულობის ცვლილებას. ელექტრული ველის, მაგნიტური ველის და სინათლისადმი მგრძნობიარე ჰიდროგელებისთვის, ისინი შეიცავს ფუნქციურ ჯგუფებს, როგორიცაა პოლიელექტროლიტები, ლითონის ოქსიდები და ფოტომგრძნობიარე ჯგუფები, შესაბამისად. სხვადასხვა გარე სტიმულის დროს იცვლება სისტემის ტემპერატურა ან იონიზაციის ხარისხი, შემდეგ კი გელის მოცულობა იცვლება ტემპერატურის ან pH-მგრძნობიარე ჰიდროგელის მსგავსი პრინციპით.

გელის სხვადასხვა ქცევიდან გამომდინარე, ჰიდროგელი შეიძლება დაიყოს სიცივით გამოწვეულ გელებად და თერმით გამოწვეულ გელებად [157]. ცივი გელი, რომელსაც მოკლედ უწოდებენ ცივ გელს, არის მაკრომოლეკულა, რომელიც არსებობს შემთხვევითი ხვეულების სახით მაღალ ტემპერატურაზე. გაგრილების პროცესში, წყალბადთაშორისი ბმების მოქმედების გამო, თანდათან წარმოიქმნება ხვეული ფრაგმენტები, რითაც სრულდება პროცესი ხსნარიდან. გელზე გადასვლა [158]; თერმო-ინდუცირებული გელი, რომელსაც უწოდებენ თერმულ გელს, არის მაკრომოლეკულა ხსნარის მდგომარეობაში დაბალ ტემპერატურაზე. გათბობის პროცესში სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა იქმნება ჰიდროფობიური ურთიერთქმედებით და ა.შ., რითაც სრულდება გელაციის გარდამავალი [159], 160].

ჰიდროგელები ასევე შეიძლება დაიყოს ჰომოპოლიმერულ ჰიდროგელებად, კოპოლიმერიზებულ ჰიდროგელებად და ქსელის ურთიერთშეღწევად ჰიდროგელებად, რომლებიც ეფუძნება სხვადასხვა ქსელის თვისებებს, მიკროსკოპულ ჰიდროგელებს და მაკროსკოპულ ჰიდროგელებს სხვადასხვა გელის ზომისა და ბიოდეგრადირებადი თვისებების მიხედვით. განსხვავებულად იყოფა დეგრადირებად და არადეგრადირებად ჰიდროგელებად.

1.2.1.2 ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელების გამოყენება

ბუნებრივ პოლიმერულ ჰიდროგელებს აქვთ კარგი ბიოთავსებადობის, მაღალი მოქნილობის, უხვი წყაროების, გარემოსადმი მგრძნობელობის, მაღალი წყლის შეკავებისა და დაბალი ტოქსიკურობის მახასიათებლები და ფართოდ გამოიყენება ბიომედიცინაში, საკვების გადამუშავებაში, გარემოს დაცვაში, სოფლის მეურნეობაში და სატყეო წარმოებაში. გამოიყენება მრეწველობაში და სხვა დარგებში [142, 161-165].

ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელების გამოყენება ბიოსამედიცინო დაკავშირებულ სფეროებში. ბუნებრივ პოლიმერულ ჰიდროგელებს აქვთ კარგი ბიოშეთავსებადობა, ბიოდეგრადირება და არ აქვთ ტოქსიკური გვერდითი მოვლენები, ამიტომ ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჭრილობის სახვევი და უშუალოდ დაუკავშირდეს ადამიანის ქსოვილებს, რაც ეფექტურად ამცირებს მიკროორგანიზმების შეჭრას in vitro, ხელს უშლის სხეულის სითხეების დაკარგვას და საშუალებას აძლევს ჟანგბადს. გაიაროს. ხელს უწყობს ჭრილობების შეხორცებას; შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონტაქტური ლინზების მოსამზადებლად, კომფორტული ტარების, კარგი ჟანგბადის გამტარიანობის და თვალის დაავადებების დამხმარე მკურნალობის უპირატესობებით [166, 167]. ბუნებრივი პოლიმერები ჰგავს ცოცხალი ქსოვილების სტრუქტურას და შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ ადამიანის სხეულის ნორმალურ მეტაბოლიზმში, ამიტომ ასეთი ჰიდროგელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ქსოვილის საინჟინრო ხარაჩოების მასალა, ქსოვილის საინჟინრო ხრტილის შეკეთება და ა.შ. ქსოვილის საინჟინრო ხარაჩოები შეიძლება დაიყოს წინასწარ ფორმის და საინექციო ჩამოსხმული ხარაჩოები. წინასწარ ჩამოსხმული სტენტები იყენებს წყალს გელის სპეციალური სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა, რომელიც საშუალებას აძლევს მას შეასრულოს გარკვეული დამხმარე როლი ბიოლოგიურ ქსოვილებში, ხოლო უზრუნველყოს სპეციფიკური და საკმარისი ზრდის სივრცე უჯრედებისთვის, ასევე შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედების ზრდა, დიფერენციაცია და დეგრადაცია და შეწოვა ადამიანის ორგანიზმის მიერ [168]. საინექციო სტენტები იყენებენ ჰიდროგელების ფაზური გადასვლის ქცევას, რათა სწრაფად წარმოქმნან გელები გამდინარე ხსნარის მდგომარეობაში შეყვანის შემდეგ, რამაც შეიძლება შეამციროს პაციენტების ტკივილი [169]. ზოგიერთი ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელი ეკოლოგიურად მგრძნობიარეა, ამიტომ ისინი ფართოდ გამოიყენება, როგორც წამლის კონტროლირებადი გამოშვების მასალა, რათა მათში ჩაფლული წამლები დროულად და რაოდენობრივად გამოიყოფა ადამიანის სხეულის საჭირო ნაწილებში, რაც ამცირებს ტოქსიკურობას და გვერდით ეფექტს. წამლების გავლენა ადამიანის სხეულზე [170].

ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელების გამოყენება საკვებთან დაკავშირებულ სფეროებში. ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელი არის ადამიანის სამჯერადი კვების მნიშვნელოვანი ნაწილი, როგორიცაა ზოგიერთი დესერტი, ტკბილეული, ხორცის შემცვლელი, იოგურტი და ნაყინი. მას ხშირად იყენებენ, როგორც საკვებ დანამატს საკვებ პროდუქტებში, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს მისი ფიზიკური თვისებები და მისცეს მას გლუვი გემო. მაგალითად, იგი გამოიყენება როგორც გასქელება სუპებში და სოუსებში, როგორც ემულგატორი წვენში და როგორც შემაჩერებელი საშუალება. რძის სასმელებში, როგორც გელის აგენტი პუდინგებში და ასპიკებში, როგორც გამწმენდი საშუალება და ქაფის სტაბილიზატორი ლუდში, როგორც სინერეზის ინჰიბიტორი ყველში, როგორც დამაკავშირებელი ძეხვებში, როგორც სახამებლის რეტროგრადაციის ინჰიბიტორები გამოიყენება პურსა და კარაქში [171-174 ]. საკვები დანამატების სახელმძღვანელოდან ჩანს, რომ დიდი რაოდენობით ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელი დამტკიცებულია, როგორც საკვები დანამატები საკვების გადამუშავებისთვის [175]. ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელი გამოიყენება როგორც კვების გამაძლიერებლები ჯანმრთელობის პროდუქტებისა და ფუნქციური საკვების შემუშავებაში, როგორიცაა დიეტური ბოჭკოები, რომლებიც გამოიყენება წონის დაკარგვის პროდუქტებში და შეკრულობის საწინააღმდეგო პროდუქტებში [176, 177]; როგორც პრებიოტიკები, ისინი გამოიყენება მსხვილი ნაწლავის ჯანმრთელობის მოვლის პროდუქტებში და პროდუქტებში მსხვილი ნაწლავის კიბოს პროფილაქტიკისთვის [178]; ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელები შეიძლება დამზადდეს საკვებად ან დეგრადირებად საფარებად ან ფილმებად, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას საკვების შესაფუთი მასალების სფეროში, როგორიცაა ხილისა და ბოსტნეულის კონსერვაცია, ხილსა და ბოსტნეულზე დაფარვით. ხილისა და ბოსტნეულისგან და შეინახეთ ხილი და ბოსტნეული სუფთა და ნაზი; ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შესაფუთი მასალა მოსახერხებელი საკვებისთვის, როგორიცაა ძეხვეული და სანელებლები, გაწმენდის გასაადვილებლად [179, 180].

ბუნებრივი პოლიმერული ჰიდროგელების გამოყენება სხვა სფეროებში. ყოველდღიური მოხმარების თვალსაზრისით, მას შეიძლება დაემატოს კრემისებრი კანის მოვლის ან კოსმეტიკური საშუალებები, რაც არა მხოლოდ ხელს უშლის პროდუქტის შენახვაში გამოშრობას, არამედ კანის ხანგრძლივ დატენიანებასა და დატენიანებას; ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სტილისთვის, დამატენიანებლად და არომატების ნელი გამოშვებისთვის სილამაზის მაკიაჟში; მისი გამოყენება შესაძლებელია ყოველდღიურ საჭიროებებში, როგორიცაა ქაღალდის პირსახოცები და საფენები [181]. სოფლის მეურნეობაში მისი გამოყენება შესაძლებელია გვალვის წინააღმდეგობის გაწევისა და ნერგების დასაცავად და შრომის ინტენსივობის შესამცირებლად; როგორც მცენარის თესლის დაფარვის აგენტი, მას შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს თესლის გაღივების სიჩქარე; ნერგების გადარგვაში გამოყენებისას მას შეუძლია გაზარდოს ნერგების გადარჩენის მაჩვენებელი; პესტიციდები, აუმჯობესებს უტილიზაციას და ამცირებს დაბინძურებას [182, 183]. გარემოს თვალსაზრისით, იგი გამოიყენება როგორც ფლოკულანტი და ადსორბენტი კანალიზაციის გასაწმენდად, რომელიც ხშირად შეიცავს მძიმე ლითონის იონებს, არომატულ ნაერთებს და საღებავებს წყლის რესურსების დასაცავად და გარემოს გასაუმჯობესებლად [184]. მრეწველობაში გამოიყენება როგორც გამწმენდი საშუალება, საბურღი საპოხი, კაბელის შესაფუთი მასალა, დალუქვის მასალა და ცივი შესანახი საშუალება და ა.შ. [185].

1.2.2 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის თერმოგელი

ცელულოზა არის ბუნებრივი მაკრომოლეკულური ნაერთი, რომელიც ყველაზე ადრე იყო შესწავლილი, აქვს ყველაზე ახლო ურთიერთობა ადამიანებთან და ბუნებაში ყველაზე უხვი. ის ფართოდ არის წარმოდგენილი მაღალ მცენარეებში, წყალმცენარეებსა და მიკროორგანიზმებში [186, 187]. ცელულოზამ თანდათან მიიპყრო ფართო ყურადღება მისი ფართო წყაროს, დაბალი ფასის, განახლებადი, ბიოდეგრადირებადი, უსაფრთხო, არატოქსიკური და კარგი ბიოთავსებადობის გამო [188].

1.2.2.1 ცელულოზა და მისი ეთერის წარმოებულები

ცელულოზა არის ხაზოვანი გრძელი ჯაჭვის პოლიმერი, რომელიც წარმოიქმნება D-ანჰიდროგლუკოზის სტრუქტურული ერთეულების მიერ β-1,4 გლიკოზიდური ბმების მეშვეობით [189-191]. უხსნადი. მოლეკულური ჯაჭვის თითოეულ ბოლოზე ერთი ბოლო ჯგუფის გარდა, გლუკოზის თითოეულ ერთეულში არის სამი პოლარული ჰიდროქსილის ჯგუფი, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან დიდი რაოდენობით ინტრამოლეკულური და ინტერმოლეკულური წყალბადის ბმები გარკვეულ პირობებში; და ცელულოზა არის პოლიციკლური სტრუქტურა და მოლეკულური ჯაჭვი ნახევრად ხისტია. ჯაჭვი, მაღალი კრისტალურობა და უაღრესად რეგულარული სტრუქტურა, ამიტომ მას აქვს პოლიმერიზაციის მაღალი ხარისხის, კარგი მოლეკულური ორიენტაციისა და ქიმიური სტაბილურობის მახასიათებლები [83, 187]. ვინაიდან ცელულოზის ჯაჭვი შეიცავს ჰიდროქსილის ჯგუფების დიდ რაოდენობას, მისი ქიმიურად მოდიფიცირება შესაძლებელია სხვადასხვა მეთოდებით, როგორიცაა ესტერიფიკაცია, დაჟანგვა და ეთერიფიკაცია, რათა მივიღოთ ცელულოზის წარმოებულები შესანიშნავი გამოყენების თვისებებით [192, 193].

ცელულოზის წარმოებულები არის ერთ-ერთი ყველაზე ადრე გამოკვლეული და წარმოებული პროდუქტი პოლიმერული ქიმიის სფეროში. ეს არის პოლიმერული დახვეწილი ქიმიური მასალები ფართო გამოყენების ფართო სპექტრით, რომლებიც ქიმიურად შეცვლილია ბუნებრივი პოლიმერული ცელულოზისგან. მათ შორის ფართოდ გამოიყენება ცელულოზის ეთერები. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური ნედლეული სამრეწველო გამოყენებაში [194].

არსებობს ცელულოზის ეთერების მრავალი სახეობა, რომელთაგან ყველას აქვს თავისი უნიკალური და შესანიშნავი თვისებები და ფართოდ გამოიყენება მრავალ სფეროში, როგორიცაა საკვები და მედიცინა [195]. MC არის ცელულოზის ეთერის უმარტივესი სახეობა მეთილის ჯგუფით. ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად ის შეიძლება გაიხსნას განზავებულ ტუტე ხსნარში, წყალში, სპირტში და თავის მხრივ არომატულ ნახშირწყალბადის გამხსნელში, რაც აჩვენებს უნიკალურ თერმული გელის თვისებებს. [196]. CMC არის ანიონური ცელულოზის ეთერი, რომელიც მიიღება ბუნებრივი ცელულოზისგან ალკალიზაციისა და დამჟავების გზით.

ეს არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და გამოყენებული ცელულოზის ეთერი, რომელიც წყალში ხსნადია [197]. HPC, ჰიდროქსიალკილის ცელულოზის ეთერი, რომელიც მიიღება ცელულოზის ალკალიზაციისა და ეთერიფიკაციის შედეგად, აქვს კარგი თერმოპლასტიურობა და ასევე ავლენს თერმული გელის თვისებებს, ხოლო მისი გელის ტემპერატურაზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხი [198]. HPMC, მნიშვნელოვანი შერეული ეთერი, ასევე აქვს თერმული გელის თვისებები და მისი გელის თვისებები დაკავშირებულია ორ შემცვლელთან და მათ თანაფარდობასთან [199].

1.2.2.2 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის სტრუქტურა

ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზა (HPMC), მოლეკულური სტრუქტურა ნაჩვენებია სურათზე 1-3, არის ტიპიური არაიონური წყალში ხსნადი ცელულოზის შერეული ეთერი. მეთილის ქლორიდის და პროპილენოქსიდის ეთერიფიკაციის რეაქცია ტარდება [200,201]-ის მისაღებად და ქიმიური რეაქციის განტოლება ნაჩვენებია სურათზე 1-4.

HPMC-ის სტრუქტურულ ერთეულზე ერთდროულად არის ჰიდროქსი პროპოქსი (-[OCH2CH(CH3)] n OH), მეთოქსი (-OCH3) და არარეაგირებული ჰიდროქსილის ჯგუფები და მისი შესრულება არის სხვადასხვა ჯგუფის ერთობლივი მოქმედების ასახვა. [202]. ორ შემცვლელს შორის თანაფარდობა განისაზღვრება ორი ეთერიფიკატორის მასის თანაფარდობით, ნატრიუმის ჰიდროქსიდის კონცენტრაციით და მასით და ეთერიფიკატორის მასის თანაფარდობით ცელულოზის ერთეულ მასაზე [203]. ჰიდროქსი პროპოქსი არის აქტიური ჯგუფი, რომლის შემდგომი ალკილაცია და ჰიდროქსიალკილირება შესაძლებელია; ეს ჯგუფი არის ჰიდროფილური ჯგუფი გრძელი განშტოებული ჯაჭვით, რომელიც გარკვეულ როლს ასრულებს ჯაჭვის შიგნით პლასტიზირებაში. მეთოქსი არის ბოლო დაფარვის ჯგუფი, რომელიც იწვევს ამ რეაქციის ადგილის ინაქტივაციას რეაქციის შემდეგ; ეს ჯგუფი არის ჰიდროფობიური ჯგუფი და აქვს შედარებით მოკლე სტრუქტურა [204, 205]. არარეაგირებულ და ახლად შემოღებულ ჰიდროქსილის ჯგუფების ჩანაცვლება შეიძლება გაგრძელდეს, რაც გამოიწვევს საკმაოდ რთულ საბოლოო ქიმიურ სტრუქტურას და HPMC-ის თვისებები იცვლება გარკვეულ დიაპაზონში. HPMC-ისთვის მცირე რაოდენობის ჩანაცვლებამ შეიძლება მისი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები საკმაოდ განსხვავებული გახადოს [206], მაგალითად, მაღალი მეთოქსისა და დაბალი ჰიდროქსიპროპილის HPMC-ის ფიზიკოქიმიური თვისებები ახლოსაა MC-სთან; HPMC-ის შესრულება ახლოსაა HPC-სთან.

1.2.2.3 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის თვისებები

(1) HPMC-ის თერმოგელირებადობა

HPMC ჯაჭვს აქვს უნიკალური დამატენიანებელი-დეჰიდრატაციის მახასიათებლები ჰიდროფობიურ-მეთილის და ჰიდროფილურ-ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების დანერგვის გამო. გაცხელებისას იგი თანდათან განიცდის გელაციურ გარდაქმნას და გაციების შემდეგ უბრუნდება ხსნარულ მდგომარეობას. ანუ მას აქვს თერმულად გამოწვეული გელის თვისებები და გელაციის ფენომენი შექცევადი, მაგრამ არა იდენტური პროცესია.

რაც შეეხება HPMC-ის გელაციის მექანიზმს, საყოველთაოდ მიღებულია, რომ დაბალ ტემპერატურაზე (გელაციის ტემპერატურის ქვემოთ), HPMC ხსნარში და პოლარული წყლის მოლეკულები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული წყალბადის ბმებით, რათა წარმოქმნას ეგრეთ წოდებული „ფრინველის გალიის“ მსგავსი სუპრამოლეკულური სტრუქტურა. არსებობს რამდენიმე მარტივი ჩახლართულობა ჰიდრატირებული HPMC-ის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის, გარდა ამისა, არსებობს რამდენიმე სხვა ურთიერთქმედება. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, HPMC ჯერ შთანთქავს ენერგიას წყლის მოლეკულებსა და HPMC მოლეკულებს შორის მოლეკულური წყალბადის ბმების გასაწყვეტად, ანადგურებს გალიის მსგავს მოლეკულურ სტრუქტურას, თანდათან კარგავს შეკრულ წყალს მოლეკულურ ჯაჭვზე და ავლენს ჰიდროქსიპროპილის და მეთოქსი ჯგუფებს. როდესაც ტემპერატურა აგრძელებს ზრდას (გელის ტემპერატურის მისაღწევად), HPMC მოლეკულები თანდათან ქმნიან სამგანზომილებიან ქსელურ სტრუქტურას ჰიდროფობიური ასოციაციის გზით, საბოლოოდ კი HPMC გელები ყალიბდება [160, 207, 208].

არაორგანული მარილების დამატება გარკვეულ გავლენას ახდენს HPMC-ის გელის ტემპერატურაზე, ზოგი ამცირებს გელის ტემპერატურას დამარილების ფენომენის გამო, ზოგი კი ზრდის გელის ტემპერატურას მარილის დაშლის ფენომენის გამო [209]. ისეთი მარილების დამატებით, როგორიცაა NaCl, ხდება მარილის გამოყოფის ფენომენი და HPMC-ის გელის ტემპერატურა მცირდება [210, 211]. HPMC-ში მარილების დამატების შემდეგ, წყლის მოლეკულები უფრო მიდრეკილია მარილის იონების შერწყმასთან, ასე რომ წყალბადის ბმა წყლის მოლეკულებსა და HPMC-ს შორის განადგურდება, წყლის ფენა HPMC მოლეკულების ირგვლივ მოიხმარება და HPMC მოლეკულები შეიძლება სწრაფად განთავისუფლდეს. ჰიდროფობიურობა. ასოციაციის დროს გელის წარმოქმნის ტემპერატურა თანდათან მცირდება. პირიქით, როდესაც ემატება ისეთი მარილები, როგორიცაა NaSCN, ხდება მარილის დაშლის ფენომენი და იზრდება HPMC გელის ტემპერატურა [212]. გელის ტემპერატურაზე ანიონების კლებადი ეფექტის რიგია: SO42− > S2O32− > H2PO4− > F− > Cl− > Br− > NO3−> I− > ClO4− > SCN−, კათიონების რიგი. გელის ტემპერატურის ზრდაა: Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ [213].

როდესაც ემატება ზოგიერთი ორგანული მცირე მოლეკულა, როგორიცაა მონოჰიდრული სპირტები, რომლებიც შეიცავს ჰიდროქსილის ჯგუფებს, გელის ტემპერატურა იზრდება დანამატის რაოდენობის მატებასთან ერთად, აჩვენებს მაქსიმალურ მნიშვნელობას და შემდეგ მცირდება, სანამ არ მოხდება ფაზის გამოყოფა [214, 215]. ეს ძირითადად განპირობებულია მისი მცირე მოლეკულური წონით, რომელიც შედარებულია წყლის მოლეკულებთან სიდიდის მიხედვით და შეუძლია მიაღწიოს მოლეკულური დონის შერევას შერევის შემდეგ.

(2) HPMC-ის ხსნადობა

HPMC-ს აქვს ცხელ წყალში უხსნადი და ცივ წყალში ხსნადი თვისებები MC-ის მსგავსი, მაგრამ შეიძლება დაიყოს ცივი დისპერსიის ტიპად და ცხელი დისპერსიის ტიპად წყლის სხვადასხვა ხსნადობის მიხედვით [203]. ცივ დისპერსიულ HPMC-ს შეუძლია სწრაფად გაფანტოს წყალში ცივ წყალში და მისი სიბლანტე იზრდება გარკვეული პერიოდის შემდეგ და ის ნამდვილად იხსნება წყალში; პირიქით, სითბოს დისპერსიული HPMC აჩვენებს აგლომერაციას დაბალ ტემპერატურაზე წყლის დამატებისას, მაგრამ მისი დამატება უფრო რთულია. მაღალტემპერატურულ წყალში HPMC შეიძლება სწრაფად გაიფანტოს და სიბლანტე იზრდება ტემპერატურის შემცირების შემდეგ, რაც ხდება HPMC ნამდვილ წყალხსნარში. HPMC-ის ხსნადობა წყალში დაკავშირებულია მეთოქსი ჯგუფების შემცველობასთან, რომლებიც არ იხსნება ცხელ წყალში 85 °C, 65 °C და 60 °C ზევით მაღალიდან დაბალამდე. ზოგადად რომ ვთქვათ, HPMC უხსნადია ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა აცეტონი და ქლოროფორმი, მაგრამ იხსნება ეთანოლის წყალხსნარში და შერეულ ორგანულ ხსნარებში.

(3) HPMC მარილის ტოლერანტობა

HPMC-ის არაიონური ბუნება აიძულებს მას წყალში იონიზაციას, ამიტომ იგი არ რეაგირებს ლითონის იონებთან ნალექის მისაღებად. თუმცა, მარილის დამატება გავლენას მოახდენს HPMC გელის წარმოქმნის ტემპერატურაზე. როდესაც მარილის კონცენტრაცია იზრდება, HPMC-ის გელის ტემპერატურა მცირდება; როდესაც მარილის კონცენტრაცია ფლოკულაციის წერტილზე დაბალია, HPMC ხსნარის სიბლანტე შეიძლება გაიზარდოს, ასე რომ, გამოყენებისას, გასქელების მიზნის მიღწევა შესაძლებელია მარილის შესაბამისი რაოდენობის დამატებით [210, 216].

(4) მჟავა და ტუტე წინააღმდეგობა HPMC

ზოგადად, HPMC-ს აქვს ძლიერი მჟავა-ტუტოვანი სტაბილურობა და არ ახდენს გავლენას pH-ზე pH 2-12-ზე. HPMC ავლენს რეზისტენტობას განზავებული მჟავას გარკვეული ხარისხის მიმართ, მაგრამ გვიჩვენებს კონცენტრირებული მჟავას სიბლანტის შემცირების ტენდენციას; ტუტეებს მცირე გავლენა აქვთ მასზე, მაგრამ შეუძლიათ ოდნავ გაზარდონ და შემდეგ ნელა შეამცირონ ხსნარის სიბლანტე [217, 218].

(5) HPMC სიბლანტის გავლენის ფაქტორი

HPMC არის ფსევდოპლასტიკური, მისი ხსნარი სტაბილურია ოთახის ტემპერატურაზე და მის სიბლანტეზე გავლენას ახდენს მოლეკულური წონა, კონცენტრაცია და ტემპერატურა. იმავე კონცენტრაციით, რაც უფრო მაღალია HPMC მოლეკულური წონა, მით უფრო მაღალია სიბლანტე; იგივე მოლეკულური წონის პროდუქტისთვის, რაც უფრო მაღალია HPMC კონცენტრაცია, მით უფრო მაღალია სიბლანტე; HPMC პროდუქტის სიბლანტე მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და აღწევს გელის წარმოქმნის ტემპერატურას, სიბლანტის უეცარი მატებით გელატაციის გამო [9, 219, 220].

(6) HPMC-ის სხვა თვისებები

HPMC-ს აქვს ძლიერი წინააღმდეგობა ფერმენტების მიმართ და მისი წინააღმდეგობა ფერმენტების მიმართ იზრდება ჩანაცვლების ხარისხით. აქედან გამომდინარე, პროდუქტს აქვს უფრო სტაბილური ხარისხი შენახვის დროს, ვიდრე სხვა შაქრის პროდუქტები [189, 212]. HPMC-ს აქვს გარკვეული ემულსიფიკატორი თვისებები. ჰიდროფობიური მეთოქსი ჯგუფები შეიძლება შეიწოვება ემულსიის ზეთის ფაზის ზედაპირზე, რათა შეიქმნას სქელი ადსორბციული ფენა, რომელსაც შეუძლია დამცავი ფენის როლი შეასრულოს; წყალში ხსნადი ჰიდროქსილის ჯგუფები შეიძლება გაერთიანდეს წყალთან უწყვეტი ფაზის გასაუმჯობესებლად. სიბლანტე, აფერხებს დისპერსიული ფაზის გაერთიანებას, ამცირებს ზედაპირულ დაძაბულობას და ასტაბილურებს ემულსიას [221]. HPMC შეიძლება შერეული იყოს წყალში ხსნად პოლიმერებთან, როგორიცაა ჟელატინი, მეთილცელულოზა, კალიის რეზინა, კარაგენანი და არაბული რეზინა, რათა შეიქმნას ერთიანი და გამჭვირვალე ხსნარი, ასევე შეიძლება შერეული იყოს პლასტიზატორებთან, როგორიცაა გლიცერინი და პოლიეთილენ გლიკოლი. [200, 201, 214].

1.2.2.4 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის გამოყენებასთან დაკავშირებული პრობლემები

პირველი, მაღალი ფასი ზღუდავს HPMC-ის ფართო გამოყენებას. მიუხედავად იმისა, რომ HPMC ფილმს აქვს კარგი გამჭვირვალობა, ცხიმოვანი ბარიერის თვისებები და მექანიკური თვისებები. თუმცა, მისი მაღალი ფასი (დაახლოებით 100,000/ტონა) ზღუდავს მის ფართო გამოყენებას, თუნდაც უფრო მაღალი ღირებულების ფარმაცევტულ აპლიკაციებში, როგორიცაა კაფსულები. HPMC-ის ასე ძვირი მიზეზი, პირველ რიგში, არის იმის გამო, რომ ნედლეულის ცელულოზა, რომელიც გამოიყენება HPMC-ის მოსამზადებლად, შედარებით ძვირია. გარდა ამისა, HPMC-ზე ერთდროულად ინერგება ორი შემცვლელი ჯგუფი, ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფი და მეთოქსი ჯგუფი, რაც ძალიან ართულებს მის მომზადების პროცესს. რთული, ამიტომ HPMC პროდუქტები უფრო ძვირია.

მეორეც, HPMC-ის დაბალი სიბლანტე და დაბალი გელის სიძლიერის თვისებები დაბალ ტემპერატურაზე ამცირებს მის დამუშავებას სხვადასხვა აპლიკაციებში. HPMC არის თერმული გელი, რომელიც არსებობს ხსნარის მდგომარეობაში ძალიან დაბალი სიბლანტის მქონე დაბალ ტემპერატურაზე და შეუძლია შექმნას ბლანტი მყარი მსგავსი გელი მაღალ ტემპერატურაზე, ამიტომ დამუშავების პროცესები, როგორიცაა საფარი, შესხურება და ჩაძირვა, უნდა განხორციელდეს მაღალ ტემპერატურაზე. . წინააღმდეგ შემთხვევაში, ხსნარი ადვილად მოედინება ქვემოთ, რის შედეგადაც წარმოიქმნება არაერთგვაროვანი ფირის მასალა, რაც გავლენას მოახდენს პროდუქტის ხარისხსა და შესრულებაზე. ასეთი მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობა ზრდის მუშაობის სირთულის კოეფიციენტს, რაც იწვევს წარმოების ენერგიის მაღალ მოხმარებას და წარმოების მაღალ ღირებულებას.

1.2.3 ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის ცივი გელი

სახამებელი არის ბუნებრივი პოლიმერული ნაერთი, რომელიც სინთეზირებულია მცენარეების ფოტოსინთეზის შედეგად ბუნებრივ გარემოში. მისი შემადგენელი პოლისაქარიდები ჩვეულებრივ ინახება მცენარეების თესლში და ტუბერებში გრანულების სახით ცილებთან, ბოჭკოებთან, ზეთებთან, შაქართან და მინერალებთან ერთად. ან ძირში [222]. სახამებელი არა მხოლოდ ხალხისთვის ენერგიის მიღების მთავარი წყაროა, არამედ მნიშვნელოვანი სამრეწველო ნედლეულიც. მისი ფართო წყაროს, დაბალი ფასის, მწვანე, ბუნებრივი და განახლებადი გამო, იგი ფართოდ გამოიყენებოდა კვების და მედიცინის, დუღილის, ქაღალდის დამზადების, ტექსტილისა და ნავთობის მრეწველობაში [223].

1.2.3.1 სახამებელი და მისი წარმოებულები

სახამებელი არის ბუნებრივი მაღალი პოლიმერი, რომლის სტრუქტურული ერთეულია α-D-ანჰიდროგლუკოზის ერთეული. სხვადასხვა ერთეულები დაკავშირებულია გლიკოზიდური ბმებით და მისი მოლეკულური ფორმულაა (C6H10O5) n. სახამებლის გრანულებში მოლეკულური ჯაჭვის ნაწილი დაკავშირებულია α-1,4 გლიკოზიდური ბმებით, რომელიც არის ხაზოვანი ამილოზა; მოლეკულური ჯაჭვის კიდევ ერთი ნაწილი დაკავშირებულია α-1,6 გლიკოზიდური ბმებით ამის საფუძველზე, რომელიც არის განშტოებული ამილოპექტინი [224]. სახამებლის გრანულებში არის კრისტალური უბნები, რომლებშიც მოლეკულები განლაგებულია მოწესრიგებულად და ამორფული უბნები, რომლებშიც მოლეკულები უწესრიგოდ არის განლაგებული. ნაწილის შემადგენლობა. არ არსებობს მკაფიო საზღვარი კრისტალურ რეგიონსა და ამორფულ რეგიონს შორის და ამილოპექტინის მოლეკულებს შეუძლიათ გაიარონ მრავალი კრისტალური რეგიონი და ამორფული რეგიონი. სახამებლის სინთეზის ბუნებრივ ბუნებაზე დაყრდნობით, სახამებლის პოლისაქარიდის სტრუქტურა განსხვავდება მცენარეთა სახეობებისა და წყაროს ადგილის მიხედვით [225].

მიუხედავად იმისა, რომ სახამებელი გახდა ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ნედლეული სამრეწველო წარმოებისთვის მისი ფართო წყაროს და განახლებადი თვისებების გამო, ბუნებრივ სახამებელს ზოგადად აქვს უარყოფითი მხარეები, როგორიცაა ცუდი წყალში ხსნადობა და ფირის წარმომქმნელი თვისებები, დაბალი ემულგირება და გელის უნარი და არასაკმარისი სტაბილურობა. მისი გამოყენების დიაპაზონის გასაფართოებლად, სახამებელი ჩვეულებრივ ფიზიკურ-ქიმიურად მოდიფიცირებულია, რათა მოერგოს მას გამოყენების სხვადასხვა მოთხოვნებს [38, 114]. სახამებლის მოლეკულებში გლუკოზის თითოეულ სტრუქტურულ ერთეულზე არის სამი თავისუფალი ჰიდროქსილის ჯგუფი. ეს ჰიდროქსილის ჯგუფები ძალზე აქტიურია და სახამებელს ანიჭებს პოლიოლების მსგავსი თვისებებით, რაც იძლევა სახამებლის დენატურაციის რეაქციის შესაძლებლობას.

მოდიფიკაციის შემდეგ, ბუნებრივი სახამებლის ზოგიერთი თვისება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, დაძლიეს ბუნებრივი სახამებლის გამოყენების დეფექტები, ამიტომ მოდიფიცირებული სახამებელი გადამწყვეტ როლს თამაშობს მიმდინარე ინდუსტრიაში [226]. დაჟანგული სახამებელი არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მოდიფიცირებული სახამებელი შედარებით მომწიფებული ტექნოლოგიით. მშობლიურ სახამებელთან შედარებით, დაჟანგული სახამებელი უფრო ადვილია ჟელატინიზაცია. მაღალი წებოვნების უპირატესობები. ესტერიფიცირებული სახამებელი არის სახამებლის წარმოებული, რომელიც წარმოიქმნება სახამებლის მოლეკულებში ჰიდროქსილის ჯგუფების ესტერიფიკაციის შედეგად. ჩანაცვლების ძალიან დაბალმა ხარისხმა შეიძლება მნიშვნელოვნად შეცვალოს ადგილობრივი სახამებლის თვისებები. აშკარად გაუმჯობესებულია სახამებლის პასტის გამჭვირვალობა და ფილმის წარმომქმნელი თვისებები. ეთერირებული სახამებელი არის ჰიდროქსილის ჯგუფების ეთერიფიკაციის რეაქცია სახამებლის მოლეკულებში პოლისახამებლის ეთერის წარმოქმნით და მისი რეტროგრადაცია სუსტდება. ძლიერ ტუტე პირობებში, როდესაც დაჟანგული სახამებელი და ესტერიფიცირებული სახამებელი არ გამოიყენება, ეთერული ბმა ასევე შეიძლება დარჩეს შედარებით სტაბილური. ჰიდროლიზისადმი მიდრეკილება. მჟავით მოდიფიცირებული სახამებელი, სახამებელი მუშავდება მჟავით, რათა გაიზარდოს ამილოზის შემცველობა, რის შედეგადაც ხდება გაძლიერებული რეტროგრადაცია და სახამებლის პასტა. ის შედარებით გამჭვირვალეა და გაცივებისას ქმნის მყარ გელს [114].

1.2.3.2 ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის სტრუქტურა

ჰიდროქსიპროპილის სახამებელი (HPS), რომლის მოლეკულური სტრუქტურა ნაჩვენებია სურათებში 1-4, არის არაიონური სახამებლის ეთერი, რომელიც მზადდება პროპილენის ოქსიდის ეთერიფიკაციის რეაქციით სახამებელთან ტუტე პირობებში [223, 227, 228] და მისი ქიმიური რეაქციის განტოლება ნაჩვენებია სურათზე 1-6.

HPS-ის სინთეზის დროს, გარდა სახამებელთან ურთიერთობისა ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის წარმოქმნით, პროპილენის ოქსიდს ასევე შეუძლია რეაგირება წარმოქმნილ ჰიდროქსიპროპილ სახამებელთან პოლიოქსიპროპილის გვერდითი ჯაჭვების წარმოქმნით. ჩანაცვლების ხარისხი. ჩანაცვლების ხარისხი (DS) ეხება ჩანაცვლებული ჰიდროქსილის ჯგუფების საშუალო რაოდენობას გლუკოზილის ჯგუფზე. სახამებლის გლუკოზილის ჯგუფების უმეტესობა შეიცავს 3 ჰიდროქსილის ჯგუფს, რომლებიც შეიძლება შეიცვალოს, ამიტომ მაქსიმალური DS არის 3. ჩანაცვლების მოლური ხარისხი (MS) ეხება შემცვლელების საშუალო მასას გლუკოზილის ჯგუფის მოლზე [223, 229]. ჰიდროქსიპროპილაციის რეაქციის პროცესის პირობები, სახამებლის გრანულების მორფოლოგია და ამილოზასა და ამილოპექტინის თანაფარდობა ბუნებრივ სახამებელში გავლენას ახდენს MS-ის ზომაზე.

1.2.3.3 ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის თვისებები

(1) HPS-ის ცივი გელაცია

ცხელი HPS სახამებლის პასტისთვის, განსაკუთრებით ამილოზის მაღალი შემცველობის სისტემისთვის, გაგრილების პროცესში, სახამებლის პასტის ამილოზის მოლეკულური ჯაჭვები ერთმანეთში ერევა სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურას და ავლენს აშკარად მყარი მსგავს ქცევას. ის ხდება ელასტომერი, წარმოქმნის გელს და შეუძლია დაბრუნდეს ხსნარის მდგომარეობაში ხელახლა გახურების შემდეგ, ანუ მას აქვს ცივი გელის თვისებები და ამ გელის ფენომენს აქვს შექცევადი თვისებები [228].

ჟელატინიზებული ამილოზა განუწყვეტლივ იკვრება კოაქსიალური ერთი ხვეული სტრუქტურის შესაქმნელად. ამ ცალკეული სპირალური სტრუქტურების გარე ნაწილი არის ჰიდროფილური ჯგუფი, ხოლო შიგნით არის ჰიდროფობიური ღრუ. მაღალ ტემპერატურაზე, HPS არსებობს წყალხსნარში შემთხვევითი ხვეულების სახით, საიდანაც იჭიმება ცალკეული ხვეული სეგმენტები. როდესაც ტემპერატურა იკლებს, წყალბადის ბმები HPS-სა და წყალს შორის ირღვევა, სტრუქტურული წყალი იკარგება და წყალბადის ბმები მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის განუწყვეტლივ წარმოიქმნება, საბოლოოდ კი ქმნის სამგანზომილებიან ქსელის გელის სტრუქტურას. სახამებლის გელის ქსელში შევსების ფაზა არის ნარჩენი სახამებლის გრანულები ან ფრაგმენტები ჟელატინიზაციის შემდეგ და ზოგიერთი ამილოპექტინის გადაჯაჭვება ასევე ხელს უწყობს გელის წარმოქმნას [230-232].

(2) HPS-ის ჰიდროფილურობა

ჰიდროფილური ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა ასუსტებს წყალბადის ბმების სიმტკიცეს სახამებლის მოლეკულებს შორის, ხელს უწყობს სახამებლის მოლეკულების ან სეგმენტების მოძრაობას და ამცირებს სახამებლის მიკროკრისტალების დნობის ტემპერატურას; იცვლება სახამებლის გრანულების სტრუქტურა და სახამებლის გრანულების ზედაპირი უხეშია ტემპერატურის მატებასთან ერთად ჩნდება ბზარები ან ხვრელები, ასე რომ წყლის მოლეკულები ადვილად შედიან სახამებლის გრანულების შიგნით, რაც სახამებელს უფრო ადვილად ადიდებს და ჟელატინდება. ასე მცირდება სახამებლის ჟელატინიზაციის ტემპერატურა. ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის ჟელატინიზაციის ტემპერატურა მცირდება და საბოლოოდ მას შეუძლია ცივ წყალში შეშუპება. ჰიდროქსიპროპილაციის შემდეგ გაუმჯობესდა სახამებლის პასტების გამტარიანობა, დაბალი ტემპერატურის სტაბილურობა, გამჭვირვალობა, ხსნადობა და ფილმის წარმომქმნელი თვისებები [233-235].

(3) HPS-ის სტაბილურობა

HPS არის არაიონური სახამებლის ეთერი მაღალი სტაბილურობით. ქიმიური რეაქციების დროს, როგორიცაა ჰიდროლიზი, დაჟანგვა და ჯვარედინი კავშირი, ეთერული ბმა არ იშლება და შემცვლელები არ იშლება. ამრიგად, HPS-ის თვისებებზე შედარებით ნაკლებად მოქმედებს ელექტროლიტები და pH, რაც უზრუნველყოფს მის გამოყენებას მჟავა-ტუტოვანი pH-ის ფართო დიაპაზონში [236-238].

1.2.3.4 HPS-ის გამოყენება სურსათისა და მედიცინის სფეროში

HPS არის არატოქსიკური და უგემოვნო, კარგი მონელების ეფექტურობით და შედარებით დაბალი ჰიდროლიზატის სიბლანტით. იგი აღიარებულია, როგორც უსაფრთხო საკვები მოდიფიცირებული სახამებელი სახლში და მის ფარგლებს გარეთ. ჯერ კიდევ 1950-იან წლებში შეერთებულმა შტატებმა დაამტკიცა ჰიდროქსიპროპილის სახამებელი უშუალოდ საკვებში გამოსაყენებლად [223, 229, 238]. HPS არის მოდიფიცირებული სახამებელი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კვების სფეროში, ძირითადად გამოიყენება როგორც გასქელება, შეჩერება და სტაბილიზატორი.

მისი გამოყენება შესაძლებელია კომფორტულ საკვებში და გაყინულ საკვებში, როგორიცაა სასმელები, ნაყინი და მურაბები; მას შეუძლია ნაწილობრივ შეცვალოს ძვირადღირებული საკვები რეზინები, როგორიცაა ჟელატინი; მისი დამზადება შესაძლებელია საკვებ ფილებად და გამოყენება საკვების საფარად და შესაფუთად [229, 236].

HPS საყოველთაოდ გამოიყენება მედიცინის სფეროში, როგორც შემავსებლები, სამკურნალო კულტურების შემკვრელები, ტაბლეტების დეზინტეგრატორები, ფარმაცევტული რბილი და მყარი კაფსულების მასალები, მედიკამენტების საფარები, ანტიკონდენსაციის აგენტები სისხლის წითელი უჯრედებისთვის და პლაზმის გასქელება და ა.შ. [239] .

1.3 პოლიმერული შეერთება

პოლიმერული მასალები ფართოდ გამოიყენება ცხოვრების ყველა ასპექტში და არის შეუცვლელი და მნიშვნელოვანი მასალა. მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უწყვეტი განვითარება ადამიანთა მოთხოვნებს სულ უფრო და უფრო მრავალფეროვანს ხდის და, როგორც წესი, რთულია ერთკომპონენტიანი პოლიმერული მასალების დაკმაყოფილება ადამიანთა გამოყენების მრავალფეროვანი მოთხოვნების შესაბამისად. ორი ან მეტი პოლიმერის შერწყმა არის ყველაზე ეკონომიური და ეფექტური მეთოდი პოლიმერული მასალების მისაღებად დაბალი ფასით, შესანიშნავი წარმადობით, მოსახერხებელი დამუშავებითა და ფართო გამოყენებისთვის, რამაც მიიპყრო მრავალი მკვლევარის ყურადღება და უფრო და უფრო მეტი ყურადღება ექცევა [240-242] .

1.3.1 პოლიმერული შეერთების დანიშნულება და მეთოდი

პოლიმერული შეერთების ძირითადი მიზანი: (ლ) მასალების ყოვლისმომცველი თვისებების ოპტიმიზაცია. სხვადასხვა პოლიმერები შერეულია ისე, რომ საბოლოო ნაერთი ინარჩუნებს ერთი მაკრომოლეკულის შესანიშნავ თვისებებს, სწავლობს ერთმანეთის ძლიერ მხარეებს და ავსებს მის სუსტ მხარეებს და ოპტიმიზებს პოლიმერული მასალების ყოვლისმომცველ თვისებებს. (2) შეამცირეთ მასალის ღირებულება. ზოგიერთ პოლიმერულ მასალას აქვს შესანიშნავი თვისებები, მაგრამ ისინი ძვირია. აქედან გამომდინარე, მათი შერწყმა შესაძლებელია სხვა იაფ პოლიმერებთან, რათა შეამცირონ ხარჯები გამოყენებაზე გავლენის გარეშე. (3) გააუმჯობესოს მასალის დამუშავების თვისებები. ზოგიერთ მასალას აქვს შესანიშნავი თვისებები, მაგრამ რთული დასამუშავებელია და სხვა პოლიმერების დამატება შესაძლებელია მათი დამუშავების თვისებების გასაუმჯობესებლად. (4) მასალის გარკვეული თვისების გაძლიერება. კონკრეტული ასპექტში მასალის მუშაობის გასაუმჯობესებლად, გამოიყენება სხვა პოლიმერი მის მოდიფიცირებისთვის. (5) მასალების ახალი ფუნქციების შემუშავება.

პოლიმერული შეერთების საერთო მეთოდები: (ლ) დნობის შეერთება. შემადგენელი აღჭურვილობის თხრილის მოქმედებით, სხვადასხვა პოლიმერები თბება ბლანტი ნაკადის ტემპერატურაზე მაღლა, შერწყმისთვის, და შემდეგ გაცივდება და გრანულირებულია შერევის შემდეგ. (2) ხსნარის რეკონსტრუქცია. ორ კომპონენტს ურევენ და ურევენ საერთო გამხსნელის გამოყენებით, ან გახსნილი სხვადასხვა პოლიმერული ხსნარები თანაბრად ურევენ, შემდეგ კი გამხსნელი ამოღებულია პოლიმერული ნაერთის მისაღებად. (3) ემულსიური შეერთება. ერთი და იმავე ტიპის ემულგატორის სხვადასხვა პოლიმერული ემულსიების მორევისა და შერევის შემდეგ, კოაგულანტს ემატება პოლიმერის თანადალექვა, პოლიმერული ნაერთის მისაღებად. (4) კოპოლიმერიზაცია და შეერთება. გრაფტის კოპოლიმერიზაციის, ბლოკის კოპოლიმერიზაციისა და რეაქტიული კოპოლიმერიზაციის ჩათვლით, შეერთების პროცესს თან ახლავს ქიმიური რეაქცია. (5) ურთიერთშეღწევადი ქსელი [10].

1.3.2 ბუნებრივი პოლისაქარიდების შეერთება

ბუნებრივი პოლისაქარიდები ბუნებაში პოლიმერული მასალების საერთო კლასია, რომლებიც, როგორც წესი, ქიმიურად მოდიფიცირებულია და ავლენენ მრავალფეროვან შესანიშნავ თვისებებს. თუმცა, ცალკეულ პოლისაქარიდულ მასალებს ხშირად აქვთ გარკვეული შესრულების შეზღუდვები, ამიტომ სხვადასხვა პოლისაქარიდები ხშირად ერწყმის მიზნის მიღწევას თითოეული კომპონენტის შესრულების უპირატესობებისა და გამოყენების ფარგლების გაფართოების მიზნით. უკვე 1980-იან წლებში არსებითად გაიზარდა კვლევები სხვადასხვა ბუნებრივი პოლისაქარიდების შეერთების შესახებ [243]. კვლევა ბუნებრივი პოლისაქარიდის ნაერთების სისტემაზე სახლში და მის ფარგლებს გარეთ ძირითადად ფოკუსირებულია კურდლანისა და არაკურდლანის ნაერთ სისტემაზე და ორი სახის არახაჭო პოლისაქარიდის ნაერთ სისტემაზე.

1.3.2.1 ბუნებრივი პოლისაქარიდის ჰიდროგელების კლასიფიკაცია

ბუნებრივი პოლისაქარიდები შეიძლება დაიყოს კურდლანად და არა-კურდლანად გელების წარმოქმნის უნარის მიხედვით. ზოგიერთ პოლისაქარიდს შეუძლია თავად შექმნას გელები, ამიტომ მათ კურდლანს უწოდებენ, როგორიცაა კარაგენანი და ა.შ. სხვებს არ გააჩნიათ გეელური თვისებები და მათ უწოდებენ არახაჭოს პოლისაქარიდებს, როგორიცაა ქსანთანის რეზინა.

ჰიდროგელების მიღება შესაძლებელია ბუნებრივი კურდლანის წყალხსნარში გახსნით. მიღებული გელის თერმოვერსიულობისა და მისი მოდულის ტემპერატურული დამოკიდებულებიდან გამომდინარე, ის შეიძლება დაიყოს შემდეგ ოთხ განსხვავებულ ტიპად [244]:

(1) კრიოგელის, პოლისაქარიდის ხსნარს შეუძლია გელის მიღება მხოლოდ დაბალ ტემპერატურაზე, როგორიცაა კარაგენანი.

(2) თერმულად ინდუცირებული გელის, პოლისაქარიდის ხსნარის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე, როგორიცაა გლუკომანანი.

(3) პოლისაქარიდის ხსნარს შეუძლია არა მხოლოდ გელის მიღება დაბალ ტემპერატურაზე, არამედ გელის მიღება უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, მაგრამ წარმოადგენს ხსნარის მდგომარეობას შუალედურ ტემპერატურაზე.

(4) ხსნარს შეუძლია მხოლოდ გელის მიღება შუაში გარკვეულ ტემპერატურაზე. სხვადასხვა ნატურალურ კურდლანს აქვს თავისი კრიტიკული (მინიმალური) კონცენტრაცია, რომლის ზემოთაც შესაძლებელია გელის მიღება. გელის კრიტიკული კონცენტრაცია დაკავშირებულია პოლისაქარიდის მოლეკულური ჯაჭვის უწყვეტ სიგრძესთან; გელის სიძლიერეზე დიდ გავლენას ახდენს ხსნარის კონცენტრაცია და მოლეკულური წონა და ზოგადად, გელის სიძლიერე იზრდება კონცენტრაციის მატებასთან ერთად [245].

1.3.2.2 კურდლანისა და არაკურდლანის რთული სისტემა

არაკარდლანის შერწყმა კურდლანთან ზოგადად აუმჯობესებს პოლისაქარიდების გელის სიმტკიცეს [246]. კონიაკის რეზინისა და კარაგენანის შერწყმა აძლიერებს გელის კომპოზიტური ქსელის სტრუქტურის სტაბილურობას და გელის ელასტიურობას და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მის გელის სიმტკიცეს. ვეი იუ და სხვ. შეაერთა კარაგენანი და კონიაკის რეზინა და განიხილეს გელის სტრუქტურა შერევის შემდეგ. კვლევამ აჩვენა, რომ კარაგენანისა და კონიაკის რეზინის შერევის შემდეგ წარმოიქმნა სინერგიული ეფექტი და ჩამოყალიბდა ქსელის სტრუქტურა, სადაც დომინირებს კარაგენანი, მასში იშლება კონიაკის რეზინა და მისი გელის ქსელი უფრო მკვრივია, ვიდრე სუფთა კარაგენანის [247]. კოჰიამა და სხვ. შეისწავლა კარაგენან/კონჯაკის რეზინის ნაერთი სისტემა და შედეგებმა აჩვენა, რომ კონჯაკის რეზინის მოლეკულური წონის უწყვეტი მატებასთან ერთად, კომპოზიციური გელის რღვევის სტრესი აგრძელებდა ზრდას; კონჯაკის რეზინა სხვადასხვა მოლეკულური წონის აჩვენა მსგავსი გელის წარმოქმნა. ტემპერატურა. ამ ნაერთ სისტემაში გელის ქსელის ფორმირებას ახორციელებს კარაგენანი და კურდლანის ორ მოლეკულას შორის ურთიერთქმედება იწვევს სუსტი ჯვარედინი კავშირების რეგიონების წარმოქმნას [248]. ნიშინარი და სხვ. შეისწავლა გელანის რეზინის/კონიაკის რეზინის ნაერთის სისტემა და შედეგებმა აჩვენა, რომ ერთვალენტური კათიონების მოქმედება ნაერთ გელზე უფრო გამოხატული იყო. მას შეუძლია გაზარდოს სისტემის მოდული და გელის წარმოქმნის ტემპერატურა. ორვალენტიანი კათიონები გარკვეულწილად ხელს უწყობენ კომპოზიტური გელების წარმოქმნას, მაგრამ გადაჭარბებული რაოდენობა გამოიწვევს ფაზის გამოყოფას და ამცირებს სისტემის მოდულს [246]. ბრინერი და სხვ. შეისწავლა კარაგენანის, კალიის რეზინის და კონჯაკის რეზინის შეერთება და დაადგინა, რომ კარაგენანს, კალიას რეზინას და კონჯაკის რეზინას შეუძლია სინერგიული ეფექტის გამომუშავება და ოპტიმალური თანაფარდობაა კალია რეზინა/კარაგენანი 1:5.5, კონჯაკის რეზინა/კარაგენანი 1:7. და როდესაც სამივე შერწყმულია, სინერგიული ეფექტი იგივეა, რაც კარაგენანის/კონჯაკის რეზინის, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სამის განსაკუთრებული შეერთება არ არსებობს. ურთიერთქმედება [249].

1.3.2.2 ორი არაკერდლანური ნაერთი სისტემა

ორ ბუნებრივ პოლისაქარიდს, რომლებსაც არ გააჩნიათ გელის თვისებები, შეუძლიათ გამოიჩინონ გელის თვისებები შერევით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება გელის პროდუქტები [250]. კალიების რეზინის შერწყმა ქსანთანან რეზინასთან წარმოქმნის სინერგიულ ეფექტს, რომელიც იწვევს ახალი გელების წარმოქმნას [251]. ახალი გელის პროდუქტის მიღება ასევე შესაძლებელია ქსანთანის რეზინის დამატებით კონიაკ გლუკომანანში შეერთებისთვის [252]. ვეი იანქსია და სხვ. შეისწავლა კალიის ღრძილების და ქსანთანის რეზინის კომპლექსის რეოლოგიური თვისებები. შედეგები აჩვენებს, რომ კალიების რეზინის და ქსანთანის რეზინის ნაერთი აწარმოებს სინერგიულ ეფექტს. როდესაც ნაერთის მოცულობის თანაფარდობა არის 4:6, ყველაზე ძლიერი სინერგიული ეფექტი [253]. ფიცსიმონსი და სხვ. შერეული კონიაკ გლუკომანანი ქსანთანის რეზინასთან ოთახის ტემპერატურაზე და გაცხელებისას. შედეგებმა აჩვენა, რომ ყველა ნაერთს ავლენდა გელის თვისებები, რაც ასახავს მათ შორის სინერგიულ ეფექტს. შეერთების ტემპერატურა და ქსანთანის რეზინის სტრუქტურული მდგომარეობა გავლენას არ ახდენდა ამ ორს შორის ურთიერთქმედებაზე [254]. გუო შუჯუნმა და სხვებმა შეისწავლეს ღორის განავლის ლობიოს რეზინისა და ქსანთანის რეზინის ორიგინალური ნაზავი და შედეგებმა აჩვენა, რომ ღორის განავალს ლობიოს რეზინასა და ქსანთანის რეზინას აქვს ძლიერი სინერგიული ეფექტი. ღორის განავლის ლობიოს რეზინის და ქსანთანის რეზინის ნაერთი წებოვანი შედგენის ოპტიმალური თანაფარდობა არის 6/4 (w/w). ის 102-ჯერ აღემატება სოიოს რეზინის ერთ ხსნარს და გელი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნაერთის რეზინის კონცენტრაცია 0,4%-ს აღწევს. ნაერთ წებოვანს აქვს მაღალი სიბლანტე, კარგი სტაბილურობა და რეოლოგიური თვისებები და არის შესანიშნავი საკვები-ღრძილები [255].

1.3.3 პოლიმერული კომპოზიტების თავსებადობა

თავსებადობა, თერმოდინამიკური თვალსაზრისით, გულისხმობს მოლეკულურ დონეზე თავსებადობის მიღწევას, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ურთიერთხსნადობა. ფლორი-ჰაგინსის მოდელის თეორიის მიხედვით, პოლიმერული ნაერთების სისტემის თავისუფალი ენერგიის ცვლილება შედგენის პროცესში შეესაბამება გიბსის თავისუფალი ენერგიის ფორმულას:

△���=△���-T△S (1-1)

მათ შორის, △���არის რთული თავისუფალი ენერგია, △���არის რთული სითბო, არის რთული ენტროპია; არის აბსოლუტური ტემპერატურა; რთული სისტემა თავსებადი სისტემაა მხოლოდ მაშინ, როდესაც იცვლება თავისუფალი ენერგია △���რთული პროცესის დროს [256].

შერევის კონცეფცია წარმოიქმნება იმ ფაქტიდან, რომ ძალიან ცოტა სისტემას შეუძლია მიაღწიოს თერმოდინამიკურ თავსებადობას. შერევა გულისხმობს სხვადასხვა კომპონენტების უნარს შექმნან ერთგვაროვანი კომპლექსები და ხშირად გამოყენებული კრიტერიუმია, რომ კომპლექსები აჩვენებენ ერთი მინის გარდამავალ წერტილს.

თერმოდინამიკური თავსებადობისგან განსხვავებით, განზოგადებული თავსებადობა გულისხმობს რთული სისტემის თითოეული კომპონენტის უნარს, მოერგოს ერთმანეთს, რაც შემოთავაზებულია პრაქტიკული თვალსაზრისით [257].

განზოგადებული თავსებადობის მიხედვით, პოლიმერული ნაერთების სისტემები შეიძლება დაიყოს სრულიად თავსებად, ნაწილობრივ თავსებად და სრულიად შეუთავსებელ სისტემებად. სრულად თავსებადი სისტემა ნიშნავს, რომ ნაერთი თერმოდინამიკურად ერწყმის მოლეკულურ დონეზე; ნაწილობრივ თავსებადი სისტემა ნიშნავს, რომ ნაერთი თავსებადია გარკვეული ტემპერატურის ან შემადგენლობის დიაპაზონში; სრულიად შეუთავსებელი სისტემა ნიშნავს, რომ ნაერთის მოლეკულური დონის შერევა შეუძლებელია ნებისმიერ ტემპერატურაზე ან კომპოზიციაზე.

სხვადასხვა პოლიმერებს შორის გარკვეული სტრუქტურული განსხვავებებისა და კონფორმაციული ენტროპიის გამო, პოლიმერული კომპლექსური სისტემების უმეტესობა ნაწილობრივ თავსებადი ან შეუთავსებელია [11, 12]. ნაერთის სისტემის ფაზური განცალკევებისა და შერევის დონის მიხედვით, ნაწილობრივ თავსებადი სისტემის თავსებადობა ასევე მნიშვნელოვნად განსხვავდება [11]. პოლიმერული კომპოზიტების მაკროსკოპული თვისებები მჭიდრო კავშირშია მათ შიდა მიკროსკოპულ მორფოლოგიასთან და თითოეული კომპონენტის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებთან. 240], ამიტომ დიდი მნიშვნელობა აქვს ნაერთის სისტემის მიკროსკოპული მორფოლოგიისა და თავსებადობის შესწავლას.

ორობითი ნაერთების თავსებადობის კვლევისა და დახასიათების მეთოდები:

(1) შუშის გადასვლის ტემპერატურა T���შედარების მეთოდი. შედარება თ���ნაერთის თ���მისი კომპონენტებიდან, თუ მხოლოდ ერთი T���ჩნდება ნაერთში, ნაერთი სისტემა თავსებადი სისტემაა; თუ არსებობს ორი T���და ორი ტ���ნაერთის პოზიციები ორ ჯგუფშია T წერტილების შუაში���მიუთითებს, რომ რთული სისტემა ნაწილობრივ თავსებადი სისტემაა; თუ არის ორი T���და ისინი განლაგებულია ორი კომპონენტის პოზიციებზე T���, ეს მიუთითებს, რომ რთული სისტემა შეუთავსებელი სისტემაა.

T���ტესტის ინსტრუმენტები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება შედარების მეთოდში, არის დინამიური თერმომექანიკური ანალიზატორი (DMA) და დიფერენციალური სკანირების კალორიმეტრი (DSC). ამ მეთოდს შეუძლია სწრაფად შეაფასოს ნაერთის სისტემის თავსებადობა, მაგრამ თუ T���ორი კომპონენტიდან მსგავსია, ერთი T���ასევე გამოჩნდება შედგენის შემდეგ, ამიტომ ამ მეთოდს აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები [10].

(2) მორფოლოგიური დაკვირვების მეთოდი. პირველ რიგში, დააკვირდით ნაერთის მაკროსკოპულ მორფოლოგიას. თუ ნაერთს აქვს აშკარა ფაზის გამოყოფა, წინასწარ შეიძლება ვიმსჯელოთ, რომ ნაერთის სისტემა შეუთავსებელი სისტემაა. მეორეც, ნაერთის მიკროსკოპული მორფოლოგია და ფაზური სტრუქტურა შეინიშნება მიკროსკოპით. ორი კომპონენტი, რომლებიც სრულად თავსებადია, შექმნის ერთგვაროვან მდგომარეობას. ამიტომ, კარგი თავსებადობის მქონე ნაერთს შეუძლია დააკვირდეს ფაზის ერთგვაროვან განაწილებას და მცირე დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომას. და ბუნდოვანი ინტერფეისი.

სატესტო ინსტრუმენტები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ტოპოგრაფიული დაკვირვების მეთოდში, არის ოპტიკური მიკროსკოპი და სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (SEM). ტოპოგრაფიული დაკვირვების მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დამხმარე მეთოდი სხვა დახასიათების მეთოდებთან ერთად.

(3) გამჭვირვალობის მეთოდი. ნაწილობრივ თავსებადი ნაერთების სისტემაში, ორი კომპონენტი შეიძლება იყოს თავსებადი გარკვეული ტემპერატურისა და შემადგენლობის დიაპაზონში და ფაზების განცალკევება მოხდება ამ დიაპაზონის მიღმა. ნაერთი სისტემის ერთგვაროვანი სისტემიდან ორფაზიან სისტემაში გადაქცევის პროცესში შეიცვლება მისი სინათლის გამტარობა, ამიტომ მისი თავსებადობის შესწავლა შესაძლებელია ნაერთის გამჭვირვალობის შესწავლით.

ეს მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ როგორც დამხმარე მეთოდი, რადგან როდესაც ორი პოლიმერის რეფრაქციული ინდექსები ერთნაირია, ორი შეუთავსებელი პოლიმერის შერევით მიღებული ნაერთიც გამჭვირვალეა.

(4) რეოლოგიური მეთოდი. ამ მეთოდში ნაერთის ვიზოელასტიური პარამეტრების უეცარი ცვლილება გამოიყენება ფაზური განცალკევების ნიშნად, მაგალითად, სიბლანტე-ტემპერატურული მრუდის უეცარი ცვლილება გამოიყენება ფაზის განცალკევების აღსანიშნავად, ხოლო აშკარა ცვლილება. ფაზის გამიჯვნის ნიშნად გამოიყენება ათვლის დაძაბულობა-ტემპერატურული მრუდი. შეერთების სისტემას შერევის შემდეგ ფაზის გამოყოფის გარეშე აქვს კარგი თავსებადობა, ხოლო ფაზური გამოყოფის მქონე სისტემა შეუთავსებელი ან ნაწილობრივ თავსებადი სისტემაა [258].

(5) ჰანის მრუდის მეთოდი. ჰანის მრუდი არის lg���'(���) lg G”, თუ რთული სისტემის ჰანის მრუდს არ აქვს ტემპერატურული დამოკიდებულება, ხოლო ჰანის მრუდი სხვადასხვა ტემპერატურაზე ქმნის მთავარ მრუდს, ნაერთი სისტემა თავსებადია; თუ ნაერთის სისტემა თავსებადია ჰანის მრუდი ტემპერატურაზეა დამოკიდებული. თუ ჰანის მრუდი ერთმანეთისგან განცალკევებულია სხვადასხვა ტემპერატურაზე და ვერ ქმნის ძირითად მრუდს, ნაერთი სისტემა შეუთავსებელია ან ნაწილობრივ თავსებადი. მაშასადამე, რთული სისტემის თავსებადობა შეიძლება შეფასდეს ჰანის მრუდის გამოყოფის მიხედვით.

(6) ხსნარის სიბლანტის მეთოდი. ეს მეთოდი იყენებს ხსნარის სიბლანტის ცვლილებას ნაერთის სისტემის თავსებადობის დასახასიათებლად. ხსნარის სხვადასხვა კონცენტრაციის პირობებში, ნაერთის სიბლანტე გამოსახულია შემადგენლობის წინააღმდეგ. თუ ეს არის წრფივი ურთიერთობა, ეს ნიშნავს, რომ რთული სისტემა სრულად თავსებადია; თუ ეს არის არაწრფივი ურთიერთობა, ეს ნიშნავს, რომ რთული სისტემა ნაწილობრივ თავსებადია; თუ ეს არის S- ფორმის მრუდი, მაშინ ის აჩვენებს, რომ რთული სისტემა სრულიად შეუთავსებელია [10].

(7) ინფრაწითელი სპექტროსკოპია. ორი პოლიმერის შეერთების შემდეგ, თუ თავსებადობა კარგია, იქნება ურთიერთქმედება, როგორიცაა წყალბადის ბმები, და პოლიმერული ჯაჭვის თითოეული ჯგუფის ინფრაწითელ სპექტრზე დამახასიათებელი ჯგუფების ზოლების პოზიციები შეიცვლება. კომპლექსისა და თითოეული კომპონენტის დამახასიათებელი ჯგუფის ზოლების ოფსეტმა შეიძლება განსაჯოს კომპლექსური სისტემის თავსებადობა.

გარდა ამისა, კომპლექსების თავსებადობის შესწავლა შესაძლებელია აგრეთვე თერმოგრავიმეტრული ანალიზატორების, რენტგენის დიფრაქციის, მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის, სინათლის გაფანტვის, ნეიტრონული ელექტრონების გაფანტვის, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის და ულტრაბგერითი ტექნიკით [10].

1.3.4 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის/ჰიდროქსიპროპილ სახამებლის შეერთების კვლევის პროგრესი

1.3.4.1 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის და სხვა ნივთიერებების შეერთება

HPMC-ის და სხვა ნივთიერებების ნაერთები ძირითადად გამოიყენება წამლის კონტროლირებადი გამოშვების სისტემებში და საკვებ ან დეგრადირებად ფირის შესაფუთ მასალებში. წამლის მიერ კონტროლირებადი გამოშვების გამოყენებისას, HPMC-თან ხშირად შერწყმული პოლიმერები მოიცავს სინთეზურ პოლიმერებს, როგორიცაა პოლივინილის სპირტი (PVA), რძემჟავა-გლიკოლის მჟავას კოპოლიმერი (PLGA) და პოლიკაპროლაქტონი (PCL), ისევე როგორც ცილები, ბუნებრივი პოლიმერები, როგორიცაა პოლისაქარიდები. აბდელ-ზაჰერი და სხვ. შეისწავლა სტრუქტურული შემადგენლობა, თერმული სტაბილურობა და მათი კავშირი HPMC/PVA კომპოზიტების შესრულებასთან და შედეგებმა აჩვენა, რომ არსებობს გარკვეული შერწყმა ორი პოლიმერის თანდასწრებით [259]. ზაბიჰი და სხვ. გამოიყენა HPMC/PLGA კომპლექსი მიკროკაფსულების მოსამზადებლად ინსულინის კონტროლირებადი და მდგრადი განთავისუფლებისთვის, რომელსაც შეუძლია კუჭსა და ნაწლავში მდგრადი გამოყოფის მიღწევა [260]. ჯავედი და სხვ. შეაერთა ჰიდროფილური HPMC და ჰიდროფობიური PCL და გამოიყენა HPMC/PCL კომპლექსები, როგორც მიკროკაფსულის მასალა წამლის კონტროლირებადი და მდგრადი განთავისუფლებისთვის, რომელიც შეიძლება გამოიყოს ადამიანის სხეულის სხვადასხვა ნაწილში შეერთების კოეფიციენტის კორექტირებით [261]. დინგმა და სხვებმა. შეისწავლა რევოლოგიური თვისებები, როგორიცაა სიბლანტე, დინამიური სიბლანტე, მცოცავი აღდგენა და თიქსოტროპია HPMC/კოლაგენის კომპლექსების, რომლებიც გამოიყენება კონტროლირებადი წამლის გამოთავისუფლების სფეროში, რაც უზრუნველყოფს თეორიულ ხელმძღვანელობას სამრეწველო აპლიკაციებისთვის [262]. ართანარი, კაი და რაი და სხვ. [263-265] HPMC-ისა და პოლისაქარიდების კომპლექსები, როგორიცაა ქიტოზანი, ქსანთანის რეზინა და ნატრიუმის ალგინატი გამოყენებული იქნა ვაქცინისა და წამლის მდგრადი განთავისუფლების პროცესში და შედეგებმა აჩვენა წამლის გათავისუფლების კონტროლირებადი ეფექტი [263-265].

საკვები ან დეგრადირებადი ფირის შესაფუთი მასალების შემუშავებისას, პოლიმერები, რომლებიც ხშირად შერწყმულია HPMC-თან, ძირითადად არის ბუნებრივი პოლიმერები, როგორიცაა ლიპიდები, ცილები და პოლისაქარიდები. Karaca, Fagundes და Contreras-Oliva et al. მოამზადა საკვები კომპოზიტური მემბრანები HPMC/ლიპიდური კომპლექსებით და გამოიყენა ქლიავის, ჩერი პომიდვრის და ციტრუსის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ HPMC/ლიპიდური კომპლექსის მემბრანებს ჰქონდათ ახალი შენახვის კარგი ანტიბაქტერიული ეფექტი [266-268]. Shetty, Rubilar და Ding და სხვ. შეისწავლა მექანიკური თვისებები, თერმული სტაბილურობა, მიკროსტრუქტურა და ურთიერთქმედება საკვები კომპოზიტური ფირის კომპონენტებს შორის, რომლებიც მომზადებულია HPMC, აბრეშუმის ცილისგან, შრატის ცილის იზოლატისგან და კოლაგენისგან, შესაბამისად [269-271]. ესტეღლალი და სხვ. ჩამოაყალიბა HPMC ჟელატინით საკვები ფირის მოსამზადებლად ბიოლოგიურად დაფუძნებულ შესაფუთ მასალებში გამოსაყენებლად [111]. პრია, კონდავეეთი, საკატა და ორტეგა-ტორო და სხვ. მოამზადა HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ეთილის ცელულოზა და HPMC/სახამებლის საკვები კომპოზიტური ფილმები, შესაბამისად, და შეისწავლა მათი თერმული სტაბილურობა, მექანიკური თვისებები, მიკროსტრუქტურა და ანტიბაქტერიული თვისებები [139, 272-274]. HPMC/PLA ნაერთი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკვები პროდუქტების შესაფუთი მასალა, როგორც წესი, ექსტრუზიის გზით [275].

საკვები ან დეგრადირებადი ფირის შესაფუთი მასალების შემუშავებისას, პოლიმერები, რომლებიც ხშირად შერწყმულია HPMC-თან, ძირითადად არის ბუნებრივი პოლიმერები, როგორიცაა ლიპიდები, ცილები და პოლისაქარიდები. Karaca, Fagundes და Contreras-Oliva et al. მოამზადა საკვები კომპოზიტური მემბრანები HPMC/ლიპიდური კომპლექსებით და გამოიყენა ქლიავის, ჩერი პომიდვრის და ციტრუსის შესანარჩუნებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ HPMC/ლიპიდური კომპლექსის მემბრანებს ჰქონდათ ახალი შენახვის კარგი ანტიბაქტერიული ეფექტი [266-268]. Shetty, Rubilar და Ding და სხვ. შეისწავლა მექანიკური თვისებები, თერმული სტაბილურობა, მიკროსტრუქტურა და ურთიერთქმედება საკვები კომპოზიტური ფირის კომპონენტებს შორის, რომლებიც მომზადებულია HPMC, აბრეშუმის ცილისგან, შრატის ცილის იზოლატისგან და კოლაგენისგან, შესაბამისად [269-271]. ესტეღლალი და სხვ. ჩამოაყალიბა HPMC ჟელატინით საკვები ფირის მოსამზადებლად ბიოლოგიურად დაფუძნებულ შესაფუთ მასალებში გამოსაყენებლად [111]. პრია, კონდავეეთი, საკატა და ორტეგა-ტორო და სხვ. მოამზადა HPMC/chitosan HPMC/xyloglucan, HPMC/ეთილის ცელულოზა და HPMC/სახამებლის საკვები კომპოზიტური ფილმები, შესაბამისად, და შეისწავლა მათი თერმული სტაბილურობა, მექანიკური თვისებები, მიკროსტრუქტურა და ანტიბაქტერიული თვისებები [139, 272-274]. HPMC/PLA ნაერთი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკვები პროდუქტების შესაფუთი მასალა, როგორც წესი, ექსტრუზიის გზით [275].

1.3.4.2 სახამებლის და სხვა ნივთიერებების შეერთება

სახამებლისა და სხვა ნივთიერებების შეერთების კვლევა თავდაპირველად ფოკუსირებული იყო სხვადასხვა ჰიდროფობიურ ალიფატურ პოლიესტერულ ნივთიერებებზე, მათ შორის პოლილაქტური მჟავა (PLA), პოლიკაპროლაქტონი (PCL), პოლიბუტენის სუქცინის მჟავა (PBSA) და ა.შ. 276]. მიულერი და სხვ. შეისწავლეს სახამებლის/PLA კომპოზიტების სტრუქტურა და თვისებები და მათ შორის ურთიერთქმედება და შედეგებმა აჩვენა, რომ მათ შორის ურთიერთქმედება სუსტი იყო და კომპოზიტების მექანიკური თვისებები ცუდი [277]. კორეა, კომური და დიაზ-გომესი და სხვ. შეისწავლა სახამებლის/PCL კომპლექსების ორი კომპონენტის მექანიკური თვისებები, რეოლოგიური თვისებები, გელის თვისებები და თავსებადობა, რომლებიც გამოყენებული იყო ბიოდეგრადირებადი მასალების, ბიოსამედიცინო მასალებისა და ქსოვილის საინჟინრო ხარაჩოების მასალების შემუშავებაში [278-280]. ოჰკიკა და სხვ. აღმოჩნდა, რომ სიმინდის სახამებლისა და PBSA-ს ნაზავი ძალიან პერსპექტიულია. როდესაც სახამებლის შემცველობა არის 5-30%, სახამებლის გრანულების შემცველობის გაზრდამ შეიძლება გაზარდოს მოდული და შეამციროს დაჭიმვის ძაბვა და დრეკადობა შესვენებისას [281,282]. ჰიდროფობიური ალიფატური პოლიესტერი თერმოდინამიკურად შეუთავსებელია ჰიდროფილურ სახამებელთან და ჩვეულებრივ ემატება სხვადასხვა თავსებადობა და დანამატები სახამებელსა და პოლიესტერს შორის ფაზის ინტერფეისის გასაუმჯობესებლად. Szadkowska, Ferri და Li et al. შეისწავლა სილანოლზე დაფუძნებული პლასტიზატორების, მალეინის ანჰიდრიდის სელის ზეთის და ფუნქციონალიზებული მცენარეული ზეთის წარმოებულების მოქმედება სახამებლის/PLA კომპლექსების სტრუქტურასა და თვისებებზე, შესაბამისად [283-285]. ორტეგა-ტორო, იუ და სხვ. გამოიყენეს ლიმონმჟავა და დიფენილმეთანის დიიზოციანატი სახამებლის/PCL ნაერთის და სახამებლის/PBSA ნაერთის თავსებადობისთვის, შესაბამისად, მასალის თვისებებისა და სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად [286, 287].

ბოლო წლებში სულ უფრო მეტი კვლევა ჩატარდა სახამებლის შეერთების შესახებ ბუნებრივ პოლიმერებთან, როგორიცაა ცილები, პოლისაქარიდები და ლიპიდები. Teklehaimanot-მა, Sahin-Nadeen-მა და Zhang-მა და სხვებმა შეისწავლეს სახამებლის/ზეინის, სახამებლის/შრატის ცილის და სახამებლის/ჟელატინის კომპლექსების ფიზიკოქიმიური თვისებები და შედეგები ყველამ მიაღწია კარგ შედეგებს, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას საკვების ბიომასალებსა და კაფსულებზე [52. 288, 289]. ლოზანო-ნავარო, ტალონი და რენი და სხვ. შეისწავლა სინათლის გამტარიანობა, მექანიკური თვისებები, ანტიბაქტერიული თვისებები და ჩიტოზანის კონცენტრაცია სახამებლის/ქიტოზანის კომპოზიტური ფილმების შესაბამისად, და დაემატა ბუნებრივი ექსტრაქტები, ჩაის პოლიფენოლები და სხვა ბუნებრივი ანტიბაქტერიული აგენტები კომპოზიტური ფილმის ანტიბაქტერიული ეფექტის გასაუმჯობესებლად. კვლევის შედეგები აჩვენებს, რომ სახამებლის/ქიტოზანის კომპოზიტურ ფილას აქვს დიდი პოტენციალი საკვებისა და მედიკამენტების აქტიურ შეფუთვაში [290-292]. კაუშიკი, ღანბარზადე, არვანიტოიანისი და ჟანგი და სხვ. შეისწავლა სახამებლის/ცელულოზის ნანოკრისტალების, სახამებლის/კარბოქსიმეთილცელულოზის, სახამებლის/მეთილცელულოზის და სახამებლის/ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის კომპოზიტური ფილმების თვისებები, შესაბამისად, და ძირითადი აპლიკაციები საკვებ/ბიოდეგრადირებად შესაფუთ მასალებში [293-295]. Dafe, Jumaidin და Lascombes და სხვ. შეისწავლა სახამებელი/საკვები რეზინის ნაერთები, როგორიცაა სახამებელი/პექტინი, სახამებელი/აგარი და სახამებელი/კარაგენანი, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება საკვებისა და საკვების შეფუთვაში [296-298]. ტაპიოკას სახამებლის/სიმინდის ზეთის, სახამებლის/ლიპიდური კომპლექსების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები შეისწავლეს Perez, De et al.-მა, ძირითადად ექსტრუდირებული საკვების წარმოების პროცესის წარმართვის მიზნით [299, 300].

1.3.4.3 ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის და სახამებლის შეერთება

ამჟამად, არ არის ბევრი კვლევა HPMC-ისა და სახამებლის ნაერთების სისტემაზე სახლში და მის ფარგლებს გარეთ, და მათი უმეტესობა ამატებს მცირე რაოდენობით HPMC-ს სახამებლის მატრიცაში სახამებლის დაბერების ფენომენის გასაუმჯობესებლად. ხიმენესი და სხვ. გამოიყენა HPMC ადგილობრივი სახამებლის დაბერების შესამცირებლად სახამებლის მემბრანების გამტარიანობის გასაუმჯობესებლად. შედეგებმა აჩვენა, რომ HPMC-ის დამატებამ შეამცირა სახამებლის დაბერება და გაზარდა კომპოზიციური მემბრანის მოქნილობა. კომპოზიციური მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა, მაგრამ წყალგაუმტარი არა. რამდენი შეიცვალა [301]. ვილაკრესი, ბაში და სხვ. შეაერთა HPMC და ტაპიოკას სახამებელი HPMC/სახამებლის კომპოზიტური ფირის შესაფუთი მასალების მოსამზადებლად და შეისწავლა გლიცერინის პლასტიფიკაციის ეფექტი კომპოზიტურ ფენაზე და კალიუმის სორბატისა და ნისინის მოქმედება კომპოზიტური ფილმის ანტიბაქტერიულ თვისებებზე. შედეგები გვიჩვენებს, რომ HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად იზრდება კომპოზიტური ფირის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე, შეწყვეტისას დრეკადობა მცირდება და წყლის ორთქლის გამტარიანობას მცირე ეფექტი აქვს; კალიუმის სორბატს და ნისინს შეუძლია გააუმჯობესოს კომპოზიციური ფილმი. ორი ანტიბაქტერიული აგენტის ანტიბაქტერიული ეფექტი უკეთესია ერთად გამოყენებისას [112, 302]. ორტეგა-ტორო და სხვ. შეისწავლა HPMC/სახამებლის ცხლად დაჭერით კომპოზიტური მემბრანების თვისებები და შეისწავლა ლიმონმჟავას მოქმედება კომპოზიტური მემბრანების თვისებებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ HPMC იყო გაფანტული სახამებლის უწყვეტ ფაზაში და ორივე ლიმონმჟავას და HPMC-ს ჰქონდა გავლენა სახამებლის დაბერებაზე. დათრგუნვის გარკვეული ხარისხით [139]. აიორინდი და სხვ. გამოიყენა HPMC/სახამებლის კომპოზიტური ფილმი ორალური ამლოდიპინის დასაფარად და შედეგებმა აჩვენა, რომ კომპოზიტური ფილმის დაშლის დრო და გამოშვების სიჩქარე ძალიან კარგი იყო [303].

ჟაო მინგი და სხვ. შეისწავლეს სახამებლის ეფექტი HPMC ფენების წყლის შეკავების სიჩქარეზე და შედეგებმა აჩვენა, რომ სახამებელსა და HPMC-ს ჰქონდათ გარკვეული სინერგიული ეფექტი, რამაც გამოიწვია წყლის შეკავების სიჩქარის საერთო ზრდა [304]. ჟანგი და სხვ. შეისწავლა HPMC/HPS ნაერთის ფირის თვისებები და ხსნარის რევოლოგიური თვისებები. შედეგები აჩვენებს, რომ HPMC/HPS ნაერთების სისტემას აქვს გარკვეული თავსებადობა, ნაერთის მემბრანის მოქმედება კარგია და HPS-ის რეოლოგიურ თვისებებს HPMC-ს აქვს კარგი დამაბალანსებელი ეფექტი [305, 306]. არსებობს რამდენიმე კვლევა HPMC/სახამებლის ნაერთების სისტემაზე მაღალი HPMC შემცველობით და მათი უმეტესობა არაღრმა შესრულების კვლევაშია და ნაერთის სისტემაზე თეორიული კვლევა შედარებით აკლია, განსაკუთრებით HPMC/HPS ცივი სითბოს შებრუნებული გელი. -ფაზის კომპოზიტური გელი. მექანიკური კვლევები ჯერ კიდევ ცარიელ მდგომარეობაშია.

1.4 პოლიმერული კომპლექსების რევოლოგია

პოლიმერული მასალების დამუშავების პროცესში, ნაკადი და დეფორმაცია აუცილებლად მოხდება, ხოლო რევოლოგია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს მასალების ნაკადის და დეფორმაციის კანონებს [307]. დინება არის თხევადი მასალების თვისება, ხოლო დეფორმაცია არის მყარი (კრისტალური) მასალების თვისება. სითხის ნაკადისა და მყარი დეფორმაციის ზოგადი შედარება შემდეგია:

პოლიმერული მასალების პრაქტიკულ სამრეწველო გამოყენებაში, მათი სიბლანტე და ვისკოელასტიურობა განსაზღვრავს მათ დამუშავების ეფექტურობას. დამუშავებისა და ჩამოსხმის პროცესში, ათვლის სიჩქარის ცვლილებით, პოლიმერული მასალების სიბლანტეს შეიძლება ჰქონდეს რამდენიმე რიგის სიდიდის დიდი სიდიდე. შეცვლა [308]. რეოლოგიური თვისებები, როგორიცაა სიბლანტე და ათვლის გათხელება, პირდაპირ გავლენას ახდენს ტუმბოს, პერფუზიის, დისპერსიისა და შესხურების კონტროლზე პოლიმერული მასალების დამუშავების დროს და არის პოლიმერული მასალების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები.

1.4.1 პოლიმერების ვისკოელასტიურობა

გარეგანი ძალის ქვეშ პოლიმერულ სითხეს შეუძლია არა მხოლოდ დინება, არამედ დეფორმაციაც აჩვენოს, აჩვენოს ერთგვარი „ვისკოელასტიურობა“ და მისი არსი არის „მყარი-თხევადი ორფაზიანი“ თანაარსებობა [309]. თუმცა, ეს ვისკოელასტიურობა არ არის წრფივი ვისკოელასტიურობა მცირე დეფორმაციების დროს, არამედ არაწრფივი ვიზოელასტიურობა, სადაც მასალა ავლენს დიდ დეფორმაციას და გახანგრძლივებულ სტრესს [310].

ბუნებრივ პოლისაქარიდის წყალხსნარს ასევე უწოდებენ ჰიდროზოლს. განზავებულ ხსნარში პოლისაქარიდის მაკრომოლეკულები ერთმანეთისგან გამოყოფილი ხვეულების სახითაა. როდესაც კონცენტრაცია გარკვეულ მნიშვნელობამდე იზრდება, მაკრომოლეკულური ხვეულები ერთმანეთში იჭრება და გადაფარავს ერთმანეთს. მნიშვნელობას ეწოდება კრიტიკული კონცენტრაცია [311]. კრიტიკული კონცენტრაციის ქვემოთ, ხსნარის სიბლანტე შედარებით დაბალია და მასზე გავლენას არ ახდენს ათვლის სიჩქარე, რაც აჩვენებს ნიუტონის სითხის ქცევას; როდესაც კრიტიკული კონცენტრაცია მიიღწევა, მაკრომოლეკულები, რომლებიც თავდაპირველად იზოლირებულად მოძრაობენ, იწყებენ ერთმანეთთან ჩახლართვას და ხსნარის სიბლანტე მნიშვნელოვნად იზრდება. გაზრდა [312]; როდესაც კონცენტრაცია აჭარბებს კრიტიკულ კონცენტრაციას, შეინიშნება ათვლის გათხელება და ხსნარი ავლენს არანიუტონის სითხის ქცევას [245].

ზოგიერთ ჰიდროზოლს შეუძლია შექმნას გელები გარკვეულ პირობებში და მათი ვისკოელასტიური თვისებები ჩვეულებრივ ხასიათდება შენახვის მოდულით G', დაკარგვის მოდულით G" და მათი სიხშირეზე დამოკიდებულებით. შენახვის მოდული შეესაბამება სისტემის ელასტიურობას, ხოლო დანაკარგის მოდული შეესაბამება სისტემის სიბლანტეს [311]. განზავებულ ხსნარებში მოლეკულებს შორის არ არის ჩახლართული, ამიტომ სიხშირეების ფართო დიაპაზონში G′ გაცილებით მცირეა ვიდრე G″ და აჩვენა ძლიერი სიხშირეზე დამოკიდებულება. ვინაიდან G′ და G″ პროპორციულია ω სიხშირისა და მისი კვადრატული, შესაბამისად, როდესაც სიხშირე უფრო მაღალია, G′ > G″. როდესაც კონცენტრაცია კრიტიკულ კონცენტრაციაზე მაღალია, G′ და G″ კვლავ აქვთ სიხშირეზე დამოკიდებულება. როდესაც სიხშირე უფრო დაბალია, G′ <G″, და სიხშირე თანდათან იზრდება, ეს ორი გადაიკვეთება და გადაბრუნდება G′ > მაღალი სიხშირის რეგიონში G”.

კრიტიკულ წერტილს, რომელშიც ბუნებრივი პოლისაქარიდის ჰიდროზოლი გარდაიქმნება გელად, ეწოდება გელის წერტილი. გელის წერტილის მრავალი განმარტება არსებობს და ყველაზე ხშირად გამოყენებული არის დინამიური ვისკოელასტიურობის განმარტება რეოლოგიაში. როდესაც სისტემის შენახვის მოდული G′ უდრის დანაკარგის მოდულს G″, ეს არის გელის წერტილი და G′ > G″ გელის წარმოქმნა [312, 313].

ზოგიერთი ბუნებრივი პოლისაქარიდის მოლეკულები ქმნიან სუსტ ასოციაციებს და მათი გელის სტრუქტურა ადვილად ნადგურდება, ხოლო G' ოდნავ აღემატება G-ს“, აჩვენებს დაბალ სიხშირეზე დამოკიდებულებას; მაშინ როცა ზოგიერთ ბუნებრივ პოლისაქარიდის მოლეკულას შეუძლია შექმნას სტაბილური ჯვარედინი კავშირების რეგიონები, რომლებიც გელის სტრუქტურა უფრო ძლიერია, G′ გაცილებით დიდია ვიდრე G″ და არ გააჩნია სიხშირეზე დამოკიდებულება [311].

1.4.2 პოლიმერული კომპლექსების რეოლოგიური ქცევა

სრულად თავსებადი პოლიმერული ნაერთების სისტემისთვის, ნაერთი არის ერთგვაროვანი სისტემა და მისი სიბლანტის ელასტიურობა, როგორც წესი, არის ერთი პოლიმერის თვისებების ჯამი და მისი სიბლანტის ელასტიურობა შეიძლება აღწერილი იყოს მარტივი ემპირიული წესებით [314]. პრაქტიკამ დაამტკიცა, რომ ერთგვაროვანი სისტემა არ უწყობს ხელს მისი მექანიკური თვისებების გაუმჯობესებას. პირიქით, ზოგიერთ კომპლექსურ სისტემას ფაზურად გამოყოფილი სტრუქტურებით აქვს შესანიშნავი შესრულება [315].

ნაწილობრივ თავსებადი ნაერთების სისტემის თავსებადობაზე გავლენას მოახდენს ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა სისტემის ნაერთების თანაფარდობა, ათვლის სიჩქარე, ტემპერატურა და კომპონენტის სტრუქტურა, თავსებადობის ან ფაზური განცალკევების ჩვენება და თავსებადობიდან ფაზურ განცალკევებაზე გადასვლა გარდაუვალია. იწვევს მნიშვნელოვან ცვლილებებს სისტემის ვიზოელასტიურობაში [316, 317]. ბოლო წლებში არაერთი კვლევა ჩატარდა ნაწილობრივ თავსებადი პოლიმერული კომპლექსური სისტემების ვისკოელასტიურ ქცევაზე. კვლევა აჩვენებს, რომ ნაერთის სისტემის რეოლოგიური ქცევა თავსებადობის ზონაში წარმოადგენს ერთგვაროვანი სისტემის მახასიათებლებს. ფაზის გამოყოფის ზონაში რეოლოგიური ქცევა სრულიად განსხვავებულია ერთგვაროვანი ზონისგან და უკიდურესად რთული.

დამუშავების ტექნოლოგიის სწორი შერჩევის, ფორმულების რაციონალური დიზაინის, პროდუქციის ხარისხის მკაცრი კონტროლისა და წარმოების სათანადო შემცირებისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს შედგენის სისტემის რეოლოგიური თვისებების გააზრებას სხვადასხვა კონცენტრაციებში, შეერთების კოეფიციენტები, ათვლის სიჩქარე, ტემპერატურა და ა.შ. ენერგიის მოხმარება. [309]. მაგალითად, ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე მასალებისთვის, მასალის სიბლანტე შეიძლება შეიცვალოს ტემპერატურის რეგულირებით. და გააუმჯობესეთ დამუშავების შესრულება; გააცნობიეროს მასალის ათვლის გამათხელებელი ზონა, შეარჩიოს შესაბამისი ათვლის სიჩქარე მასალის დამუშავების მუშაობის გასაკონტროლებლად და წარმოების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.

1.4.3 ნაერთის რეოლოგიურ თვისებებზე მოქმედი ფაქტორები

1.4.3.1 შემადგენლობა

ნაერთის სისტემის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები და შიდა სტრუქტურა წარმოადგენს თითოეული კომპონენტის თვისებების ერთობლივი წვლილისა და კომპონენტებს შორის ურთიერთქმედების ყოვლისმომცველ ასახვას. ამრიგად, თითოეული კომპონენტის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს გადამწყვეტი როლი აქვს ნაერთების სისტემაში. სხვადასხვა პოლიმერებს შორის თავსებადობის ხარისხი მნიშვნელოვნად განსხვავდება, ზოგი ძალიან თავსებადია, ზოგი კი თითქმის სრულიად შეუთავსებელია.

1.4.3.2 ნაერთი სისტემის თანაფარდობა

პოლიმერული ნაერთების სისტემის ვიზოელასტიურობა და მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად შეიცვლება ნაერთების თანაფარდობის ცვლილებასთან ერთად. ეს იმიტომ ხდება, რომ ნაერთის თანაფარდობა განსაზღვრავს თითოეული კომპონენტის წვლილს ნაერთ სისტემაში და ასევე გავლენას ახდენს თითოეულ კომპონენტზე. ურთიერთქმედება და ფაზის განაწილება. Xie Yajie და სხვ. შეისწავლა ქიტოზანი/ჰიდროქსიპროპილ ცელულოზა და დაადგინა, რომ ნაერთის სიბლანტე მნიშვნელოვნად გაიზარდა ჰიდროქსიპროპილ ცელულოზის შემცველობის ზრდით [318]. ჟანგ იაიუანი და სხვ. შეისწავლა ქსანთანის რეზინის და სიმინდის სახამებლის კომპლექსი და დაადგინა, რომ როდესაც ქსანთანის რეზინის თანაფარდობა იყო 10%, კონსისტენციის კოეფიციენტი, მოსავლიანობის სტრესი და კომპლექსური სისტემის სითხის ინდექსი მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ცხადია [319].

1.4.3.3 ათვლის სიჩქარე

პოლიმერული სითხეების უმეტესობა ფსევდოპლასტიკური სითხეებია, რომლებიც არ შეესაბამება ნიუტონის ნაკადის კანონს. მთავარი მახასიათებელია ის, რომ სიბლანტე ძირითადად უცვლელია დაბალი ათვლის დროს და სიბლანტე მკვეთრად მცირდება ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად [308, 320]. პოლიმერული სითხის ნაკადის მრუდი შეიძლება უხეშად დაიყოს სამ რეგიონად: დაბალი ათვლის ნიუტონის რეგიონი, ათვლის გამათხელებელი რეგიონი და მაღალი ათვლის სტაბილურობის რეგიონი. როდესაც ათვლის სიჩქარე ნულისკენ მიისწრაფვის, დაძაბულობა და დაძაბულობა ხდება წრფივი, ხოლო სითხის ნაკადის ქცევა ნიუტონის სითხის მსგავსია. ამ დროს, სიბლანტე მიდრეკილია გარკვეულ მნიშვნელობამდე, რომელსაც ეწოდება ნულოვანი ათვლის სიბლანტე η0. η0 ასახავს მასალის მაქსიმალურ რელაქსაციის დროს და წარმოადგენს პოლიმერული მასალების მნიშვნელოვან პარამეტრს, რომელიც დაკავშირებულია პოლიმერის საშუალო მოლეკულურ წონასთან და ბლანტი ნაკადის აქტივაციის ენერგიასთან. თხრილის გათხელების ზონაში სიბლანტე თანდათან მცირდება ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად და ჩნდება ფენომენი „წვრილი გათხელება“. ეს ზონა არის ტიპიური ნაკადის ზონა პოლიმერული მასალების დამუშავებისას. მაღალი ათვლის მდგრადობის რეგიონში, როდესაც ათვლის სიჩქარე განაგრძობს ზრდას, სიბლანტე მიისწრაფვის სხვა მუდმივზე, უსასრულო ათვლის სიბლანტის η∞, მაგრამ ეს რეგიონი ჩვეულებრივ ძნელად მისადგომია.

1.4.3.4 ტემპერატურა

ტემპერატურა პირდაპირ გავლენას ახდენს მოლეკულების შემთხვევითი თერმული მოძრაობის ინტენსივობაზე, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ინტერმოლეკულურ ურთიერთქმედებებზე, როგორიცაა დიფუზია, მოლეკულური ჯაჭვის ორიენტაცია და ჩახლართულობა. ზოგადად, პოლიმერული მასალების ნაკადის დროს მოლეკულური ჯაჭვების მოძრაობა ხორციელდება სეგმენტებად; ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება თავისუფალი მოცულობა, ხოლო სეგმენტების ნაკადის წინააღმდეგობა მცირდება, ამიტომ სიბლანტე მცირდება. თუმცა, ზოგიერთი პოლიმერისთვის, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ჰიდროფობიური კავშირი ხდება ჯაჭვებს შორის, ამიტომ სიბლანტე იზრდება.

სხვადასხვა პოლიმერებს აქვთ ტემპერატურისადმი მგრძნობელობის განსხვავებული ხარისხი და იგივე მაღალი პოლიმერი სხვადასხვა ზეგავლენას ახდენს მისი მექანიზმის მუშაობაზე სხვადასხვა ტემპერატურის დიაპაზონში.

1.5 ამ თემის კვლევის მნიშვნელობა, კვლევის მიზანი და კვლევის შინაარსი

1.5.1 კვლევის მნიშვნელობა

მიუხედავად იმისა, რომ HPMC არის უსაფრთხო და საკვები მასალა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება საკვებისა და მედიცინის სფეროში, მას აქვს კარგი ფირის წარმომქმნელი, გამანაწილებელი, გასქელება და სტაბილიზაციის თვისებები. HPMC ფილმს ასევე აქვს კარგი გამჭვირვალობა, ზეთის ბარიერის თვისებები და მექანიკური თვისებები. თუმცა, მისი მაღალი ფასი (დაახლოებით 100,000/ტონა) ზღუდავს მის ფართო გამოყენებას, თუნდაც უფრო მაღალი ღირებულების ფარმაცევტულ აპლიკაციებში, როგორიცაა კაფსულები. გარდა ამისა, HPMC არის თერმულად ინდუცირებული გელი, რომელიც არსებობს ხსნარის მდგომარეობაში დაბალი სიბლანტის მქონე დაბალ ტემპერატურაზე და შეუძლია შექმნას ბლანტი მყარი მსგავსი გელი მაღალ ტემპერატურაზე, ამიტომ დამუშავების პროცესები, როგორიცაა საფარი, შესხურება და ჩაძირვა. გამოდის მაღალ ტემპერატურაზე, რაც იწვევს წარმოების ენერგიის მაღალ მოხმარებას და წარმოების მაღალ ღირებულებას. ისეთი თვისებები, როგორიცაა HPMC-ის დაბალი სიბლანტე და გელის სიძლიერე დაბალ ტემპერატურაზე ამცირებს HPMC-ის დამუშავების შესაძლებლობას ბევრ აპლიკაციაში.

ამის საპირისპიროდ, HPS არის იაფი (დაახლოებით 20,000/ტონა) საკვები მასალა, რომელიც ასევე ფართოდ გამოიყენება კვების და მედიცინის სფეროში. HPMC-ის ასე ძვირის მიზეზი არის ის, რომ HPMC-ის მოსამზადებლად გამოყენებული ნედლეულის ცელულოზა უფრო ძვირია, ვიდრე ნედლეულის სახამებელი, რომელიც გამოიყენება HPS-ის მოსამზადებლად. გარდა ამისა, HPMC მყნობა ხდება ორი შემცვლელით, ჰიდროქსიპროპილით და მეთოქსით. შედეგად, მომზადების პროცესი ძალიან რთულია, ამიტომ HPMC-ის ფასი გაცილებით მაღალია, ვიდრე HPS-ის. ეს პროექტი იმედოვნებს, რომ ზოგიერთი ძვირადღირებული HPMC ჩაანაცვლებს დაბალი ფასის HPS-ით და შეამცირებს პროდუქტის ფასს მსგავსი ფუნქციების შენარჩუნების საფუძველზე.

გარდა ამისა, HPS არის ცივი გელი, რომელიც არსებობს ვისკოელასტიური გელის მდგომარეობაში დაბალ ტემპერატურაზე და ქმნის გადინებულ ხსნარს მაღალ ტემპერატურაზე. ამიტომ, HPMC-ში HPS-ის დამატებამ შეიძლება შეამციროს HPMC-ის გელის ტემპერატურა და გაზარდოს მისი სიბლანტე დაბალ ტემპერატურაზე. და გელის სიძლიერე, აუმჯობესებს მის დამუშავებას დაბალ ტემპერატურაზე. გარდა ამისა, HPS საკვებ ფილას აქვს ჟანგბადის ბარიერის კარგი თვისებები, ამიტომ HPS–ის დამატება HPMC–ში შეიძლება გააუმჯობესოს საკვები ფილმის ჟანგბადის ბარიერის თვისებები.

შეჯამებით, HPMC და HPS-ის კომბინაცია: პირველ რიგში, მას აქვს მნიშვნელოვანი თეორიული მნიშვნელობა. HPMC არის ცხელი ლარი, ხოლო HPS არის ცივი ლარი. ამ ორის შერევით, თეორიულად არის გარდამავალი წერტილი ცხელ და ცივ გელებს შორის. HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემის დაარსებამ და მისმა მექანიზმის კვლევამ შეიძლება უზრუნველყოს ახალი გზა ამ ტიპის ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის შემადგენლობის სისტემის კვლევისთვის, დამკვიდრებული თეორიული ხელმძღვანელობით. მეორეც, მას შეუძლია შეამციროს წარმოების ხარჯები და გააუმჯობესოს პროდუქტის მოგება. HPS-ისა და HPMC-ის კომბინაციით, წარმოების ღირებულება შეიძლება შემცირდეს ნედლეულისა და წარმოების ენერგიის მოხმარების თვალსაზრისით, და პროდუქტის მოგება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს. მესამე, მას შეუძლია გააუმჯობესოს დამუშავების შესრულება და გააფართოვოს აპლიკაცია. HPS-ის დამატებამ შეიძლება გაზარდოს HPMC-ის კონცენტრაცია და გელის სიძლიერე დაბალ ტემპერატურაზე და გააუმჯობესოს მისი დამუშავების მოქმედება დაბალ ტემპერატურაზე. გარდა ამისა, პროდუქტის შესრულება შეიძლება გაუმჯობესდეს. HPS-ის დამატებით HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფილმის მოსამზადებლად, საკვები ფილმის ჟანგბადის ბარიერის თვისებები შეიძლება გაუმჯობესდეს.

პოლიმერული ნაერთების სისტემის თავსებადობამ შეიძლება პირდაპირ განსაზღვროს ნაერთის მიკროსკოპული მორფოლოგია და ყოვლისმომცველი თვისებები, განსაკუთრებით მექანიკური თვისებები. აქედან გამომდინარე, ძალზე მნიშვნელოვანია HPMC/HPS ნაერთის სისტემის თავსებადობის შესწავლა. ორივე HPMC და HPS არის ჰიდროფილური პოლისაქარიდები ერთი და იგივე სტრუქტურული ერთეულით - გლუკოზა და მოდიფიცირებულია იგივე ფუნქციური ჯგუფის ჰიდროქსიპროპილით, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს HPMC/HPS ნაერთების სისტემის თავსებადობას. თუმცა, HPMC არის ცივი გელი და HPS არის ცხელი გელი, და ორივეს შებრუნებული გელის ქცევა იწვევს HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ფაზის განცალკევების ფენომენს. შეჯამებით, HPMC/HPS ცივი-ცხელი გელის კომპოზიტური სისტემის ფაზის მორფოლოგია და ფაზური გადასვლა საკმაოდ რთულია, ამიტომ ამ სისტემის თავსებადობა და ფაზური გამოყოფა ძალიან საინტერესო იქნება.

პოლიმერული კომპლექსური სისტემების მორფოლოგიური სტრუქტურა და რეოლოგიური ქცევა ურთიერთდაკავშირებულია. ერთის მხრივ, დამუშავების დროს რეოლოგიური ქცევა დიდ გავლენას მოახდენს სისტემის მორფოლოგიურ სტრუქტურაზე; მეორე მხრივ, სისტემის რეოლოგიურ ქცევას შეუძლია ზუსტად ასახოს სისტემის მორფოლოგიური სტრუქტურის ცვლილებები. აქედან გამომდინარე, დიდი მნიშვნელობა აქვს HPMC/HPS ნაერთის სისტემის რეოლოგიური თვისებების შესწავლას წარმოების, გადამუშავებისა და ხარისხის კონტროლისთვის.

მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების მორფოლოგიური სტრუქტურა, თავსებადობა და რევოლოგია, დინამიურია და გავლენას ახდენს მთელი რიგი ფაქტორებით, როგორიცაა ხსნარის კონცენტრაცია, შეერთების თანაფარდობა, ათვლის სიჩქარე და ტემპერატურა. კავშირი მიკროსკოპულ მორფოლოგიურ სტრუქტურასა და კომპოზიტური სისტემის მაკროსკოპულ თვისებებს შორის შეიძლება დარეგულირდეს კომპოზიტური სისტემის მორფოლოგიური სტრუქტურისა და თავსებადობის კონტროლით.

1.5.2 კვლევის მიზანი

აშენდა HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის ნაერთების სისტემა, შესწავლილი იქნა მისი რევოლოგიური თვისებები და შესწავლილი იქნა კომპონენტების ფიზიკური და ქიმიური სტრუქტურის გავლენა, შეერთების თანაფარდობა და დამუშავების პირობები სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე. მომზადდა HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფილმი და შესწავლილი იქნა მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა ფილმის მექანიკური თვისებები, ჰაერის გამტარიანობა და ოპტიკური თვისებები, და შესწავლილი იქნა გავლენის ფაქტორები და კანონები. სისტემატურად შეისწავლეთ HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის კომპლექსური სისტემის ფაზური გადასვლა, თავსებადობა და ფაზური განცალკევება, შეისწავლეთ მისი გავლენის ფაქტორები და მექანიზმები და დაამყარეთ კავშირი მიკროსკოპულ მორფოლოგიურ სტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის. კომპოზიტური სისტემის მორფოლოგიური სტრუქტურა და თავსებადობა გამოიყენება კომპოზიციური მასალების თვისებების გასაკონტროლებლად.

1.5.3 კვლევის შინაარსი

მოსალოდნელი კვლევის მიზნის მისაღწევად, ეს ნაშრომი ჩაატარებს შემდეგ კვლევას:

(1) შექმენით HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის ნაერთების სისტემა და გამოიყენეთ რიომეტრი ნაერთის ხსნარის რევოლოგიური თვისებების შესასწავლად, განსაკუთრებით კონცენტრაციის, შეერთების კოეფიციენტისა და ათვლის სიჩქარის ზემოქმედების სიბლანტეზე და ნაკადის ინდექსზე. რთული სისტემა. გამოკვლეული იქნა რიოლოგიური თვისებების გავლენა და კანონი, როგორიცაა თიქსოტროპია და თიქსოტროპია, და წინასწარ იქნა შესწავლილი ცივი და ცხელი კომპოზიტური გელის ფორმირების მექანიზმი.

(2) მომზადდა HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმი და სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი გამოიყენეს თითოეული კომპონენტის თანდაყოლილი თვისებების და შემადგენლობის თანაფარდობის გავლენის შესასწავლად კომპოზიციური ფილმის მიკროსკოპულ მორფოლოგიაზე; მექანიკური თვისებების ტესტერი გამოიყენებოდა თითოეული კომპონენტის თანდაყოლილი თვისებების შესასწავლად, კომპოზიტური ფირის შემადგენლობის შესასწავლად. ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარის ტესტერის და UV-Vis სპექტროფოტომეტრის გამოყენება კომპონენტების თანდაყოლილი თვისებების და ნაერთის თანაფარდობის ეფექტების შესასწავლად კომპოზიტური ფილმის ჟანგბადისა და სინათლის გადაცემის თვისებებზე. ცხელი ინვერსიული გელის კომპოზიტური სისტემა შესწავლილი იქნა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით, თერმოგრავიმეტრული ანალიზით და დინამიური თერმომექანიკური ანალიზით.

(3) დადგინდა კავშირი HPMC/HPS ცივი-ცხელი ინვერსიული გელის კომპოზიტური სისტემის მიკროსკოპულ მორფოლოგიასა და მექანიკურ თვისებებს შორის. მომზადდა HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფილმი და შესწავლილი იქნა ნაერთის კონცენტრაციისა და ნაერთის თანაფარდობის გავლენა ნიმუშის ფაზურ განაწილებაზე და ფაზურ გადასვლაზე ოპტიკური მიკროსკოპით და იოდით შეღებვის მეთოდით; დადგენილია ნაერთების კონცენტრაციისა და ნაერთების თანაფარდობის გავლენის წესი ნიმუშების მექანიკურ თვისებებზე და სინათლის გადაცემის თვისებებზე. გამოკვლეული იყო კავშირი HPMC/HPS ცივი-ცხელი ინვერსიული გელის კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურასა და მექანიკურ თვისებებს შორის.

(4) HPS ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი HPMC/HPS ცივი-ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის კომპოზიტური სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე და გელის თვისებებზე. რიომეტრის გამოყენებით შესწავლილ იქნა HPS-ის ჩანაცვლების ხარისხის, ათვლის სიჩქარისა და ტემპერატურის ზემოქმედება ნაერთის სისტემის სიბლანტეზე და სხვა რეოლოგიურ თვისებებზე, აგრეთვე გელის გარდამავალ წერტილზე, მოდულის სიხშირეზე დამოკიდებულების და გელის სხვა თვისებები და მათი კანონები. ტემპერატურაზე დამოკიდებული ფაზური განაწილება და ნიმუშების ფაზური გადასვლა შესწავლილი იყო იოდით შეღებვით და აღწერილი იყო HPMC/HPS ცივი-ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის კომპლექსური სისტემის გელაციის მექანიზმი.

(5) HPS-ის ქიმიური სტრუქტურის მოდიფიკაციის ეფექტი მაკროსკოპულ თვისებებზე და HPMC/HPS ცივი-ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის კომპოზიტური სისტემის თავსებადობაზე. მომზადდა HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფილმი და HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი კომპოზიციური ფილმის კრისტალურ სტრუქტურასა და მიკრო-დომენის სტრუქტურაზე შესწავლილი იქნა სინქროტრონის გამოსხივების მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის ტექნოლოგიით. HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გავლენის კანონი კომპოზიტური მემბრანის მექანიკურ თვისებებზე შესწავლილი იქნა მექანიკური თვისებების შემმოწმებლის მიერ; HPS ჩანაცვლების ხარისხის გავლენის კანონი კომპოზიტური მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობაზე შესწავლილი იქნა ჟანგბადის გამტარიანობის ტესტერის მიერ; HPS ჰიდროქსიპროპილი ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხის გავლენა HPMC/HPS კომპოზიტური ფილმების თერმულ სტაბილურობაზე.

თავი 2 HPMC/HPS ნაერთი სისტემის რეოლოგიური შესწავლა

ბუნებრივი პოლიმერზე დაფუძნებული საკვები ფილმები შეიძლება მომზადდეს შედარებით მარტივი სველი მეთოდით [321]. პირველ რიგში, პოლიმერი იხსნება ან იშლება თხევად ფაზაში, რათა მოამზადოს საკვები ფირის წარმომქმნელი სითხე ან ფილმის წარმომქმნელი სუსპენზია, შემდეგ კი კონცენტრირდება გამხსნელის ამოღებით. აქ ოპერაცია ჩვეულებრივ ტარდება ოდნავ მაღალ ტემპერატურაზე გაშრობით. ეს პროცესი, როგორც წესი, გამოიყენება წინასწარ შეფუთული საკვები ფილმების დასამზადებლად, ან პროდუქტის უშუალოდ ფირის წარმომქმნელი ხსნარით დასაფენად, ჩაძირვის, დავარცხნის ან შესხურების გზით. საკვები ფირის დამუშავების დიზაინი მოითხოვს ფირის წარმომქმნელი სითხის ზუსტი რეოლოგიური მონაცემების მიღებას, რაც დიდი მნიშვნელობა აქვს საკვები შესაფუთი ფილმების და საფარების პროდუქტის ხარისხის კონტროლისთვის [322].

HPMC არის თერმული წებოვანი, რომელიც ქმნის გელს მაღალ ტემპერატურაზე და იმყოფება ხსნარის მდგომარეობაში დაბალ ტემპერატურაზე. ეს თერმული გელის თვისება ხდის მის სიბლანტეს დაბალ ტემპერატურაზე ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, რაც არ არის ხელსაყრელი წარმოების სპეციფიკური პროცესებისთვის, როგორიცაა ჩაძირვა, დავარცხნა და ჩაძირვა. ექსპლუატაცია, რაც იწვევს დაბალ ტემპერატურაზე ცუდი გადამუშავებას. ამის საპირისპიროდ, HPS არის ცივი გელი, ბლანტი გელის მდგომარეობა დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ ტემპერატურაზე. დაბალი სიბლანტის ხსნარის მდგომარეობა. ამრიგად, ამ ორის კომბინაციის საშუალებით, HPMC-ის რეოლოგიური თვისებები, როგორიცაა სიბლანტე დაბალ ტემპერატურაზე, შეიძლება გარკვეულწილად დაბალანსდეს.

ეს თავი ყურადღებას ამახვილებს ხსნარის კონცენტრაციის, შეერთების თანაფარდობის და ტემპერატურის ეფექტებზე რეოლოგიურ თვისებებზე, როგორიცაა ნულოვანი ათვლის სიბლანტე, ნაკადის ინდექსი და თიქსოტროპია HPMC/HPS ცივი-ცხელი ინვერსიული გელის ნაერთის სისტემის. დამატების წესი გამოიყენება ნაერთის სისტემის თავსებადობის წინასწარ განსახილველად.

2.2 ექსპერიმენტული მეთოდი

2.2.1 HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის მომზადება

ჯერ აწონეთ HPMC და HPS მშრალი ფხვნილი და აურიეთ 15% (w/w) კონცენტრაციით და სხვადასხვა თანაფარდობით 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10; შემდეგ დაამატეთ 70 °C C წყალში, სწრაფად აურიეთ 30 წუთის განმავლობაში 120 rpm/წთ-ზე, რათა სრულად დაიშალოს HPMC; შემდეგ გაათბეთ ხსნარი 95 °C-ზე ზევით, სწრაფად ურიეთ 1 სთ იმავე სიჩქარით, რათა მთლიანად გაჟელატებოდეს HPS; ჟელატინიზაცია დასრულებულია ამის შემდეგ, ხსნარის ტემპერატურა სწრაფად შემცირდა 70 °C-მდე და HPMC სრულად დაიშალა ნელი სიჩქარით 80 rpm/წთ 40 წუთის განმავლობაში შერევით. (ყველა w/w ამ სტატიაში არის: ნიმუშის მშრალი ძირითადი მასა/ხსნარის მთლიანი მასა).

2.2.2 HPMC/HPS ნაერთი სისტემის რეოლოგიური თვისებები

2.2.2.1 რეოლოგიური ანალიზის პრინციპი

ბრუნვის რიომეტრი აღჭურვილია წყვილი მაღლა და ქვევით პარალელური დამჭერებით და მარტივი ათვლის ნაკადი შეიძლება განხორციელდეს დამჭერებს შორის შედარებითი მოძრაობით. რევომეტრი შეიძლება შემოწმდეს საფეხურზე, ნაკადის რეჟიმში და რხევის რეჟიმში: ნაბიჯის რეჟიმში, რიომეტრს შეუძლია გამოიყენოს გარდამავალი სტრესი ნიმუშზე, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ნიმუშის გარდამავალი მახასიათებლის პასუხისა და სტაბილური მდგომარეობის შესამოწმებლად. შეფასება და ვისკოელასტიური პასუხი, როგორიცაა სტრესის მოდუნება, ცოცხალი და აღდგენა; ნაკადის რეჟიმში, რეომეტრს შეუძლია გამოიყენოს ხაზოვანი სტრესი ნიმუშზე, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ნიმუშის სიბლანტის დამოკიდებულების შესამოწმებლად ათვლის სიჩქარეზე და სიბლანტის დამოკიდებულების ტემპერატურაზე და თიქსოტროპიაზე; რხევის რეჟიმში, რეომეტრს შეუძლია წარმოქმნას სინუსოიდური ალტერნატიული რხევითი ძაბვა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ხაზოვანი ვიკოელასტიური რეგიონის, თერმული სტაბილურობის შეფასებისა და ნიმუშის გელაციის ტემპერატურის დასადგენად.

2.2.2.2 ნაკადის რეჟიმის ტესტირების მეთოდი

გამოყენებული იქნა პარალელური ფირფიტა 40 მმ დიამეტრით, ხოლო ფირფიტის მანძილი დაყენებული იყო 0,5 მმ-მდე.

1. სიბლანტე იცვლება დროთა განმავლობაში. ტესტის ტემპერატურა იყო 25 °C, ათვლის სიჩქარე იყო 800 s-1 და ტესტის დრო იყო 2500 s.

2. სიბლანტე იცვლება ათვლის სიჩქარის მიხედვით. ტესტის ტემპერატურა 25 °C, წინა ათვლის სიჩქარე 800 s-1, წინა ათვლის დრო 1000 s; ათვლის სიჩქარე 10²-10³s.

ათვლის ძაბვა (τ ) და ათვლის სიჩქარე (γ) მიჰყვება ოსტვალდ-დე ვაელის სიმძლავრის კანონს:

̇τ=K.γ n (2-1)

სადაც τ არის ათვლის ძაბვა, Pa;

γ არის ათვლის სიჩქარე, s-1;

n არის ლიკვიდობის ინდექსი;

K არის სიბლანტის კოეფიციენტი, Pa·sn.

კავშირი სიბლანტეს შორის (ŋ) პოლიმერული ხსნარის და ათვლის სიჩქარის (γ) შეიძლება დაყენდეს კარენის მოდულით:

მათ შორის,ŋ0ათვლის სიბლანტე, Pa s;

ŋ∞არის უსასრულო ათვლის სიბლანტე, Pa s;

λ არის დასვენების დრო, s;

n არის ათვლის გათხელების ინდექსი;

3. სამეტაპიანი თიქსოტროპიის ტესტის მეთოდი. ტესტის ტემპერატურაა 25 °C, a. სტაციონარული საფეხური, ათვლის სიჩქარეა 1 წმ-1, ხოლო ტესტის დრო 50 წმ; ბ. ათვლის საფეხური, ათვლის სიჩქარეა 1000 წმ-1, ხოლო გამოცდის დრო 20 წმ; გ. სტრუქტურის აღდგენის პროცესი, ათვლის სიჩქარეა 1 წმ-1 და ტესტის დრო 250 წმ.

სტრუქტურის აღდგენის პროცესში, სტრუქტურის აღდგენის ხარისხი სხვადასხვა აღდგენის დროის შემდეგ გამოიხატება სიბლანტის აღდგენის სიჩქარით:

DSR=ŋt ⁄ ŋ╳100%

მათ შორის,ŋt არის სიბლანტე სტრუქტურის აღდგენის დროს ts, Pa s;

hŋარის სიბლანტე პირველი ეტაპის ბოლოს, Pa s.

2.3 შედეგები და დისკუსია

2.3.1 ათვლის დროის გავლენა ნაერთის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე

მუდმივი ათვლის სიჩქარით, აშკარა სიბლანტე შეიძლება აჩვენოს განსხვავებული ტენდენციები ათვლის დროის გაზრდით. სურათი 2-1 გვიჩვენებს სიბლანტის ტიპურ მრუდს დროსთან მიმართებაში HPMC/HPS ნაერთ სისტემაში. ნახატიდან ჩანს, რომ ჭრის დროის გახანგრძლივებასთან ერთად, აშკარა სიბლანტე მუდმივად მცირდება. როდესაც ათვლის დრო დაახლოებით 500 წმ-ს მიაღწევს, სიბლანტე აღწევს სტაბილურ მდგომარეობას, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაერთის სისტემის სიბლანტე მაღალსიჩქარიანი კვეთის დროს აქვს გარკვეული მნიშვნელობა. დროზე დამოკიდებულება, ანუ თიქსოტროპია ვლინდება დროის გარკვეულ დიაპაზონში.

მაშასადამე, ნაერთის სისტემის სიბლანტის ცვალებადობის კანონის შესწავლისას ათვლის სიჩქარით, სტაბილური მდგომარეობის ათვლის რეალურ გამოცდამდე, საჭიროა გარკვეული პერიოდი მაღალსიჩქარიანი წინასწარი ჭრის, რათა აღმოიფხვრას თიქსოტროპიის გავლენა ნაერთ სისტემაზე. . ამრიგად, მიიღება სიბლანტის ცვალებადობის კანონი ათვლის სიჩქარით, როგორც ერთი ფაქტორი. ამ ექსპერიმენტში, ყველა ნიმუშის სიბლანტე მიაღწია სტაბილურ მდგომარეობას 1000 წმ-მდე მაღალი ათვლის სიჩქარით 800 1/s დროთა განმავლობაში, რაც აქ არ არის გამოსახული. ამიტომ, სამომავლო ექსპერიმენტულ დიზაინში მიღებულ იქნა 1000 წმ-ის წინასწარი ათვლის სიჩქარით 800 1/წმ, ყველა ნიმუშის თიქსოტროპიის ეფექტის აღმოსაფხვრელად.

2.3.2 კონცენტრაციის გავლენა ნაერთის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე

ზოგადად, პოლიმერული ხსნარების სიბლანტე იზრდება ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. სურათი 2-2 გვიჩვენებს კონცენტრაციის გავლენას HPMC/HPS ფორმულირებების სიბლანტის ათვლის სიჩქარეზე დამოკიდებულებაზე. ნახატიდან ვხედავთ, რომ ათვლის იგივე სიჩქარით, ნაერთის სისტემის სიბლანტე თანდათან იზრდება ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. სხვადასხვა კონცენტრაციით HPMC/HPS ნაერთების ხსნარების სიბლანტე თანდათან მცირდებოდა ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად, რაც აჩვენებდა აშკარად ათხელების ფენომენს, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაერთების ხსნარები სხვადასხვა კონცენტრაციით მიეკუთვნებოდა ფსევდოპლასტიკური სითხეებს. თუმცა, სიბლანტის ათვლის სიჩქარეზე დამოკიდებულებამ აჩვენა განსხვავებული ტენდენცია ხსნარის კონცენტრაციის ცვლილებით. როდესაც ხსნარის კონცენტრაცია დაბალია, კომპოზიტური ხსნარის ათვლის ფენომენი მცირეა; ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად უფრო თვალსაჩინოა კომპოზიტური ხსნარის თხრილის გათხელების ფენომენი.

2.3.2.1 კონცენტრაციის ეფექტი ნაერთის სისტემის ნულოვანი ათვლის სიბლანტეზე

ნაერთის სისტემის სიბლანტე-წვალების სიჩქარის მრუდები სხვადასხვა კონცენტრაციაზე დაყენებული იყო კარენის მოდელით და ნაერთის ხსნარის ნულოვანი ათვლის სიბლანტე იყო ექსტრაპოლირებული (0,9960 <R2<0,9997). კონცენტრაციის ეფექტი ნაერთის ხსნარის სიბლანტეზე შემდგომი შესწავლა შესაძლებელია ნულოვანი ათვლის სიბლანტესა და კონცენტრაციას შორის კავშირის შესწავლით. სურათი 2-3-დან ჩანს, რომ კავშირი ნულოვანი ათვლის სიბლანტესა და ნაერთის ხსნარის კონცენტრაციას შორის მიჰყვება სიმძლავრის კანონს:

სადაც k და m მუდმივებია.

ორმაგ ლოგარითმულ კოორდინატში, m დახრილობის სიდიდიდან გამომდინარე, ჩანს, რომ კონცენტრაციაზე დამოკიდებულება ორ განსხვავებულ ტენდენციას წარმოადგენს. დიო-ედვარდსის თეორიის მიხედვით, დაბალი კონცენტრაციის დროს, დახრილობა უფრო მაღალია (m = 11,9, R2 = 0,9942), რაც განზავებულ ხსნარს განეკუთვნება; მაღალი კონცენტრაციის დროს ფერდობი შედარებით დაბალია (m = 2,8, R2 = 0,9822), რომელიც მიეკუთვნება ქვეკონცენტრირებულ ხსნარს. მაშასადამე, ნაერთის სისტემის C* კრიტიკული კონცენტრაცია შეიძლება განისაზღვროს, რომ იყოს 8% ამ ორი რეგიონის შეერთების გზით. ხსნარში პოლიმერების სხვადასხვა მდგომარეობასა და კონცენტრაციებს შორის საერთო კავშირის მიხედვით, შემოთავაზებულია HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მოლეკულური მდგომარეობის მოდელი დაბალი ტემპერატურის ხსნარში, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2-3.

HPS არის ცივი გელი, ეს არის გელის მდგომარეობა დაბალ ტემპერატურაზე და ეს არის ხსნარის მდგომარეობა მაღალ ტემპერატურაზე. ტესტის ტემპერატურაზე (25 °C), HPS არის გელის მდგომარეობა, როგორც ნაჩვენებია ლურჯ ქსელში ფიგურაში; პირიქით, HPMC არის ცხელი გელი, ტესტის ტემპერატურაზე ის ხსნარის მდგომარეობაშია, როგორც ეს წითელი ხაზის მოლეკულაშია ნაჩვენები.

C <C* განზავებულ ხსნარში HPMC მოლეკულური ჯაჭვები ძირითადად არსებობენ, როგორც დამოუკიდებელი ჯაჭვის სტრუქტურები და გამორიცხული მოცულობა აშორებს ჯაჭვებს ერთმანეთისგან; უფრო მეტიც, HPS გელის ფაზა ურთიერთქმედებს რამდენიმე HPMC მოლეკულასთან და ქმნის მთლიანს.

მზარდი კონცენტრაციით, დამოუკიდებელ მოლეკულურ ჯაჭვებსა და ფაზურ რეგიონებს შორის მანძილი თანდათან მცირდებოდა. როდესაც C* კრიტიკული კონცენტრაცია მიიღწევა, HPMC მოლეკულები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ HPS გელის ფაზასთან, თანდათან იზრდება და დამოუკიდებელი HPMC მოლეკულური ჯაჭვები იწყებენ ერთმანეთთან დაკავშირებას, ქმნიან HPS ფაზას, როგორც გელის ცენტრს, და HPMC მოლეკულური ჯაჭვები ერთმანეთში ირევა. და ერთმანეთთან დაკავშირებული. მიკროგელის მდგომარეობა ნაჩვენებია სურათზე 2-2b.

კონცენტრაციის შემდგომი მატებასთან ერთად, C > C*, მანძილი HPS გელის ფაზებს შორის კიდევ უფრო მცირდება და ჩახლართული HPMC პოლიმერული ჯაჭვები და HPS ფაზის რეგიონი უფრო რთული ხდება და ურთიერთქმედება უფრო ინტენსიურია, ამიტომ ხსნარი ავლენს ქცევას. პოლიმერული დნობის მსგავსი, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2-2c.

2.3.2.2 კონცენტრაციის ეფექტი ნაერთის სისტემის სითხის ქცევაზე

Ostwald-de Waele-ის სიმძლავრის კანონი (იხ. ფორმულა (2-1)) გამოიყენება ნაერთის სისტემის ათვლის დაძაბულობისა და ათვლის სიჩქარის მრუდების მოსარგებად (ტექსტში არ არის ნაჩვენები) სხვადასხვა კონცენტრაციით, და დინების ინდექსი n და სიბლანტის კოეფიციენტი. K-ის მიღება შესაძლებელია. , მორგების შედეგი ნაჩვენებია ცხრილში 2-1.

ცხრილი 2-1 ნაკადის ქცევის ინდექსი (n) და სითხის კონსისტენციის ინდექსი (K) HPS/HPMC ხსნარის სხვადასხვა კონცენტრაციით 25 °C-ზე

ნიუტონის სითხის დინების მაჩვენებელი არის n = 1, ფსევდოპლასტიკური სითხის დინების მაჩვენებელი არის n < 1 და რაც უფრო შორს n გადახრის 1-დან, მით უფრო ძლიერია სითხის ფსევდოპლასტიურობა და დილატანტური სითხის ნაკადის მაჩვენებელი არის n > 1. ცხრილიდან 2-1 ჩანს, რომ ნაერთის ხსნარების n მნიშვნელობები სხვადასხვა კონცენტრაციით არის 1-ზე ნაკლები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაერთის ხსნარები ყველა ფსევდოპლასტიკური სითხეა. დაბალ კონცენტრაციებში აღდგენილი ხსნარის n მნიშვნელობა უახლოვდება 0-ს, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ დაბალი კონცენტრაციის ნაერთის ხსნარი ახლოსაა ნიუტონის სითხესთან, რადგან დაბალი კონცენტრაციის ნაერთის ხსნარში პოლიმერული ჯაჭვები არსებობს ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ნაერთის სისტემის n მნიშვნელობა თანდათან მცირდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კონცენტრაციის ზრდა აძლიერებს ნაერთის ხსნარის ფსევდოპლასტიკური ქცევას. ისეთი ურთიერთქმედება, როგორიცაა ჩახლართულობა, მოხდა HPS ფაზას შორის და მისი ნაკადის ქცევა უფრო ახლოს იყო პოლიმერული დნობის ქცევასთან.

დაბალი კონცენტრაციის დროს ნაერთის სისტემის სიბლანტის კოეფიციენტი K არის მცირე (C < 8%, K < 1 Pa·sn), ხოლო კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ნაერთის სისტემის K მნიშვნელობა თანდათან იზრდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სიბლანტე ნაერთის სისტემა შემცირდა, რაც შეესაბამება ნულოვანი ათვლის სიბლანტის კონცენტრაციის დამოკიდებულებას.

2.3.3 შეერთების კოეფიციენტის გავლენა შეერთების სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე

ნახ. 2-4 HPMC/HPS ხსნარის სიბლანტე და ათვლის სიჩქარე 25 °C-ზე შერევის განსხვავებული თანაფარდობით

ცხრილი 2-2 ნაკადის ქცევის ინდექსი (n) და სითხის კონსისტენციის ინდექსი (K) HPS/HPMC ხსნარის სხვადასხვა შერევის თანაფარდობით 25 °-ზე

ნახაზები 2-4 გვიჩვენებს შეერთების კოეფიციენტის გავლენას HPMC/HPS შეერთების ხსნარის სიბლანტის ათვლის სიჩქარეზე დამოკიდებულებაზე. ნახაზიდან ჩანს, რომ ნაერთის სისტემის სიბლანტე დაბალი HPS შემცველობით (HPS < 20%) არსებითად არ იცვლება ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად, ძირითადად იმიტომ, რომ ნაერთ სისტემაში დაბალი HPS შემცველობით, HPMC ხსნარის მდგომარეობაშია. დაბალ ტემპერატურაზე არის უწყვეტი ფაზა; ნაერთის სისტემის სიბლანტე მაღალი HPS შემცველობით თანდათან მცირდება ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად, რაც გვიჩვენებს ათვლის აშკარა გათხელების ფენომენს, რაც მიუთითებს, რომ ნაერთის ხსნარი არის ფსევდოპლასტიკური სითხე. იმავე ათვლის სიჩქარით, ნაერთის ხსნარის სიბლანტე იზრდება HPS შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ HPS უფრო ბლანტი გელის მდგომარეობაშია დაბალ ტემპერატურაზე.

Ostwald-de Waele-ის სიმძლავრის კანონის გამოყენება (იხ. ფორმულა (2-1)) სხვადასხვა ნაერთების შეფარდების მქონე ნაერთების სისტემების ათვლის დაძაბვა-წვალების სიჩქარის მრუდების მოსარგებად, ნაკადის მაჩვენებლით n და სიბლანტის კოეფიციენტით. K, მორგების შედეგები ნაჩვენებია ცხრილში 2-2. ცხრილიდან ჩანს, რომ 0,9869 < R2 < 0,9999, დაჯავშნის შედეგი უკეთესია. ნაერთის სისტემის ნაკადის ინდექსი n თანდათან მცირდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, ხოლო სიბლანტის კოეფიციენტი K აჩვენებს თანდათან მზარდ ტენდენციას HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS-ის დამატება ნაერთის ხსნარს უფრო ბლანტი და ძნელად დინებას ხდის. . ეს ტენდენცია შეესაბამება ჟანგის კვლევის შედეგებს, მაგრამ შეერთების იგივე თანაფარდობისთვის, შედგენილი ხსნარის n მნიშვნელობა უფრო მაღალია ვიდრე ჟანგის შედეგს [305], რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ ამ ექსპერიმენტში ჩატარდა წინასწარი ცვლა თიქსოტროპიის ეფექტის აღმოსაფხვრელად. აღმოფხვრილია; ჟანგის შედეგი არის თიქსოტროპიისა და ათვლის სიჩქარის ერთობლივი მოქმედების შედეგი; ამ ორი მეთოდის გამიჯვნა დეტალურად იქნება განხილული მე-5 თავში.

2.3.3.1 შეერთების კოეფიციენტის გავლენა შეერთების სისტემის ნულოვანი ათვლის სიბლანტეზე

ერთგვაროვანი პოლიმერული ნაერთების სისტემის რევოლოგიურ თვისებებსა და სისტემაში შემადგენელი კომპონენტების რევოლოგიურ თვისებებს შორის კავშირი შეესაბამება ლოგარითმული შეჯამების წესს. ორკომპონენტიანი რთული სისტემისთვის, ნაერთის სისტემასა და თითოეულ კომპონენტს შორის კავშირი შეიძლება გამოისახოს შემდეგი განტოლებით:

მათ შორის F არის რთული სისტემის რეოლოგიური თვისების პარამეტრი;

F1, F2 არის კომპონენტი 1 და კომპონენტი 2, შესაბამისად, რეოლოგიური პარამეტრები;

∅1 და ∅2 არის კომპონენტი 1 და კომპონენტი 2, შესაბამისად, და ∅1 ∅2 მასობრივი წილადები.

მაშასადამე, ნაერთის სისტემის ნულოვანი ათვლის სიბლანტე სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით შეერთების შემდეგ შეიძლება გამოითვალოს ლოგარითმული შეჯამების პრინციპის მიხედვით, შესაბამისი პროგნოზირებული მნიშვნელობის გამოსათვლელად. სხვადასხვა ნაერთების თანაფარდობით ნაერთის ხსნარების ექსპერიმენტული მნიშვნელობები კვლავ ექსტრაპოლირებული იყო სიბლანტე-წვალების სიჩქარის მრუდის კარენის დაყენებით. ნაერთის სხვადასხვა თანაფარდობით HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ნულოვანი ათვლის სიბლანტის პროგნოზირებული მნიშვნელობა შედარებულია ექსპერიმენტულ მნიშვნელობასთან, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2-5.

წერტილოვანი ხაზის ნაწილი ფიგურაში არის ნაერთის ხსნარის ნულოვანი ათვლის სიბლანტის პროგნოზირებული მნიშვნელობა, რომელიც მიიღება ლოგარითმული ჯამის წესით, ხოლო წერტილოვანი ხაზის გრაფიკი არის ნაერთის სისტემის ექსპერიმენტული მნიშვნელობა სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით. ნახაზიდან ჩანს, რომ ნაერთის ხსნარის ექსპერიმენტული მნიშვნელობა ავლენს გარკვეულ დადებით-უარყოფით გადახრას შედგენის წესთან მიმართებაში, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაერთის სისტემა ვერ მიაღწევს თერმოდინამიკურ თავსებადობას, ხოლო ნაერთის სისტემა არის უწყვეტი ფაზის დისპერსია. დაბალი ტემპერატურა ორფაზიანი სისტემის „ზღვა-კუნძული“ სტრუქტურა; და HPMC/HPS შეერთების თანაფარდობის უწყვეტი შემცირებით, შერწყმის სისტემის უწყვეტი ფაზა შეიცვალა მას შემდეგ, რაც შედგენის თანაფარდობა იყო 4:6. თავში დეტალურადაა განხილული კვლევა.

ნახატიდან აშკარად ჩანს, რომ როდესაც HPMC/HPS ნაერთების თანაფარდობა დიდია, ნაერთების სისტემას აქვს უარყოფითი გადახრა, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს იმის გამო, რომ მაღალი სიბლანტის HPS ნაწილდება დისპერსიულ ფაზაში ქვედა სიბლანტის HPMC უწყვეტი ფაზის შუაში. . HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად ხდება დადებითი გადახრა ნაერთ სისტემაში, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ამ დროს ნაერთ სისტემაში ხდება უწყვეტი ფაზის გადასვლა. მაღალი სიბლანტის მქონე HPS ხდება რთული სისტემის უწყვეტი ფაზა, ხოლო HPMC დისპერსიულია HPS-ის უწყვეტ ფაზაში უფრო ერთგვაროვან მდგომარეობაში.

2.3.3.2 შეერთების კოეფიციენტის გავლენა შეერთების სისტემის სითხის ქცევაზე

ნახაზები 2-6 გვიჩვენებს შედგენილი სისტემის ნაკადის ინდექსი n, როგორც HPS-ის შემცველობის ფუნქცია. ვინაიდან ნაკადის ინდექსი n დაყენებულია ლოგარითმული კოორდინატიდან, n აქ არის წრფივი ჯამი. ნახატიდან ჩანს, რომ HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, ნაერთის სისტემის დინების ინდექსი n თანდათან მცირდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS ამცირებს ნაერთის ხსნარის ნიუტონის სითხის თვისებებს და აუმჯობესებს მის ფსევდოპლასტიკური სითხის ქცევას. ქვედა ნაწილი არის გელის მდგომარეობა უფრო მაღალი სიბლანტით. ნახაზიდან ასევე ჩანს, რომ ნაერთი სისტემის ნაკადის ინდექსსა და HPS-ის შემცველობას შორის კავშირი შეესაბამება წრფივ ურთიერთობას (R2 არის 0,98062), ეს აჩვენებს, რომ ნაერთ სისტემას აქვს კარგი თავსებადობა.

2.3.3.3 შეერთების კოეფიციენტის გავლენა შეერთების სისტემის სიბლანტის კოეფიციენტზე

სურათი 2-7 გვიჩვენებს შედგენილი ხსნარის სიბლანტის კოეფიციენტს K, როგორც ფუნქცია HPS-ის შემცველობაზე. ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPMC-ის K მნიშვნელობა ძალიან მცირეა, ხოლო სუფთა HPS-ის K მნიშვნელობა არის ყველაზე დიდი, რაც დაკავშირებულია HPMC-ისა და HPS-ის გელის თვისებებთან, რომლებიც არიან ხსნარში და გელის მდგომარეობაში, შესაბამისად. დაბალი ტემპერატურა. როდესაც დაბალი სიბლანტის კომპონენტის შემცველობა მაღალია, ანუ როდესაც HPS-ის შემცველობა დაბალია, ნაერთის ხსნარის სიბლანტის კოეფიციენტი უახლოვდება დაბალი სიბლანტის კომპონენტის HPMC-ს; მაშინ როდესაც მაღალი სიბლანტის კომპონენტის შემცველობა მაღალია, ნაერთის ხსნარის K მნიშვნელობა იზრდება HPS-ის შემცველობის მნიშვნელოვნად გაზრდით, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS გაზრდის HPMC-ის სიბლანტეს დაბალ ტემპერატურაზე. ეს ძირითადად ასახავს უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილს ნაერთის სისტემის სიბლანტეში. სხვადასხვა შემთხვევაში, როდესაც დაბალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა და მაღალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა, უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილი რთული სისტემის სიბლანტეში აშკარად განსხვავებულია. როდესაც დაბალი სიბლანტის HPMC არის უწყვეტი ფაზა, ნაერთის სისტემის სიბლანტე ძირითადად ასახავს უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილს; და როდესაც მაღალი სიბლანტის HPS არის უწყვეტი ფაზა, HPMC, როგორც დისპერსიული ფაზა, შეამცირებს მაღალი სიბლანტის HPS-ის სიბლანტეს. ეფექტი.

2.3.4 თიქსოტროპია

თიქსოტროპია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნივთიერებების ან მრავალი სისტემის მდგრადობის შესაფასებლად, რადგან თიქსოტროპიას შეუძლია მოიპოვოს ინფორმაცია შიდა სტრუქტურისა და დაზიანების ხარისხის შესახებ ათვლის ძალის ქვეშ [323-325]. თიქსოტროპია შეიძლება იყოს კორელირებული დროებით ეფექტებთან და ათვლის ისტორიასთან, რაც იწვევს მიკროსტრუქტურულ ცვლილებებს [324, 326]. სამსაფეხურიანი თიქსოტროპული მეთოდი გამოიყენებოდა შემადგენლობის სისტემის თიქსოტროპულ თვისებებზე სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტების ზემოქმედების შესასწავლად. როგორც ნახატები 2-5-დან ჩანს, ყველა ნიმუშმა აჩვენა თიქსოტროპიის სხვადასხვა ხარისხი. დაბალი ათვლის სიჩქარით, ნაერთის ხსნარის სიბლანტე მნიშვნელოვნად გაიზარდა HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც შეესაბამებოდა ნულოვანი ათვლის სიბლანტის ცვლილებას HPS-ის შემცველობით.

კომპოზიციური ნიმუშების სტრუქტურული აღდგენის ხარისხი DSR სხვადასხვა აღდგენის დროს გამოითვლება ფორმულით (2-3), როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 2-1. თუ DSR < 1, ნიმუშს აქვს დაბალი ათვლის წინააღმდეგობა და ნიმუში არის თიქსოტროპული; პირიქით, თუ DSR > 1, ნიმუშს აქვს ანტითიქსოტროპია. ცხრილიდან ვხედავთ, რომ სუფთა HPMC-ის DSR მნიშვნელობა ძალიან მაღალია, თითქმის 1, ეს იმიტომ, რომ HPMC მოლეკულა არის ხისტი ჯაჭვი და მისი დასვენების დრო მოკლეა და სტრუქტურა სწრაფად აღდგება მაღალი ათვლის ძალის ქვეშ. HPS-ის DSR მნიშვნელობა შედარებით დაბალია, რაც ადასტურებს მის ძლიერ თიქსოტროპულ თვისებებს, ძირითადად იმის გამო, რომ HPS არის მოქნილი ჯაჭვი და მისი რელაქსაციის დრო გრძელია. სტრუქტურა სრულად არ აღდგა ტესტირების ვადაში.

ნაერთის ხსნარისთვის, იმავე აღდგენის დროს, როდესაც HPMC შემცველობა 70%-ზე მეტია, DSR სწრაფად მცირდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რადგან HPS მოლეკულური ჯაჭვი არის მოქნილი ჯაჭვი და ხისტი მოლეკულური ჯაჭვების რაოდენობა. ნაერთ სისტემაში იზრდება HPS-ის დამატებით. თუ ის შემცირდება, ნაერთის სისტემის მთლიანი მოლეკულური სეგმენტის დასვენების დრო გახანგრძლივდება და რთული სისტემის თიქსოტროპია ვერ აღდგება სწრაფად მაღალი ათვლის მოქმედებით. როდესაც HPMC-ის შემცველობა 70%-ზე ნაკლებია, DSR იზრდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ არსებობს ურთიერთქმედება HPS-სა და HPMC-ის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის ნაერთ სისტემაში, რაც აუმჯობესებს მოლეკულების მთლიან სიმტკიცეს. ნაერთ სისტემაში სეგმენტები და ნაერთი სისტემის მოდუნების დრო მცირდება, ხოლო თიქსოტროპია მცირდება.

გარდა ამისა, შედგენილი სისტემის DSR მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად დაბალი იყო, ვიდრე სუფთა HPMC-ის, რაც მიუთითებდა, რომ HPMC-ის თიქსოტროპია მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა შერევით. ნაერთ სისტემაში ნიმუშების უმეტესობის DSR მნიშვნელობები უფრო მაღალი იყო ვიდრე სუფთა HPS-ის, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS-ის სტაბილურობა გარკვეულწილად გაუმჯობესდა.

ცხრილიდან ასევე ჩანს, რომ აღდგენის სხვადასხვა დროს, DSR მნიშვნელობები ყველა აჩვენებს ყველაზე დაბალ წერტილს, როდესაც HPMC შემცველობა არის 70%, და როდესაც სახამებლის შემცველობა 60% -ზე მეტია, კომპლექსის DSR მნიშვნელობა უფრო მაღალია. რომ სუფთა HPS. DSR მნიშვნელობები ყველა ნიმუშიდან 10 წამში ძალიან ახლოს არის საბოლოო DSR მნიშვნელობებთან, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპოზიტური სისტემის სტრუქტურამ ძირითადად დაასრულა სტრუქტურის აღდგენის ამოცანების უმეტესობა 10 წამში. აღსანიშნავია, რომ კომპოზიციური ნიმუშები მაღალი HPS შემცველობით აჩვენებდნენ ჯერ ზრდის ტენდენციას, შემდეგ კი კლების ტენდენციას აღდგენის დროის გახანგრძლივებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპოზიტურ ნიმუშებმა ასევე აჩვენა თიქსოტროპიის გარკვეული ხარისხი დაბალი ათვლის გავლენის ქვეშ და მათი სტრუქტურა უფრო არასტაბილურია.

სამეტაპიანი თიქსოტროპიის ხარისხობრივი ანალიზი შეესაბამება მოხსენებულ თიქსოტროპული რგოლის ტესტის შედეგებს, მაგრამ რაოდენობრივი ანალიზის შედეგები არ შეესაბამება თიქსოტროპული რგოლის ტესტის შედეგებს. HPMC/HPS ნაერთის სისტემის თიქსოტროპია გაზომილი იყო თიქსოტროპული რგოლის მეთოდით HPS-ის შემცველობის ზრდით [305]. დეგენერაცია ჯერ შემცირდა, შემდეგ კი გაიზარდა. თიქსოტროპული რგოლის ტესტს შეუძლია მხოლოდ ვარაუდი თიქსოტროპული ფენომენის არსებობაზე, მაგრამ ვერ დაადასტუროს, რადგან თიქსოტროპული რგოლი არის ათვლის დროისა და ათვლის სიჩქარის ერთდროული მოქმედების შედეგი [325-327].

2.4 ამ თავის შეჯამება

ამ თავში, თერმული გელი HPMC და ცივი გელი HPS გამოყენებული იქნა, როგორც ძირითადი ნედლეული ცივი და ცხელი გელის ორფაზიანი კომპოზიციური სისტემის ასაგებად. რევოლოგიური თვისებების გავლენა, როგორიცაა სიბლანტე, დინების სქემა და თიქსოტროპია. ხსნარში პოლიმერების სხვადასხვა მდგომარეობასა და კონცენტრაციებს შორის საერთო კავშირის მიხედვით, შემოთავაზებულია HPMC/HPS ნაერთების სისტემის მოლეკულური მდგომარეობის მოდელი დაბალი ტემპერატურის ხსნარში. ნაერთ სისტემაში სხვადასხვა კომპონენტის თვისებების ლოგარითმული შეჯამების პრინციპის მიხედვით შესწავლილი იქნა ნაერთი სისტემის თავსებადობა. ძირითადი დასკვნები შემდეგია:

1. სხვადასხვა კონცენტრაციის ნაერთმა ნიმუშებმა ყველამ აჩვენა ათვლის გათხელების გარკვეული ხარისხი, ხოლო ათვლის გათხელების ხარისხი იზრდებოდა კონცენტრაციის მატებასთან ერთად.
2. კონცენტრაციის მატებასთან ერთად შემცირდა ნაერთი სისტემის ნაკადის ინდექსი და გაიზარდა ნულოვანი ათვლის სიბლანტე და სიბლანტის კოეფიციენტი, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ რთული სისტემის მყარი ქცევა გაძლიერდა.
3. HPMC/HPS ნაერთების სისტემაში არის კრიტიკული კონცენტრაცია (8%), კრიტიკული კონცენტრაციის ქვემოთ, HPMC მოლეკულური ჯაჭვები და HPS გელის ფაზის რეგიონი ნაერთის ხსნარში ერთმანეთისგან გამოყოფილია და დამოუკიდებლად არსებობს; როდესაც კრიტიკული კონცენტრაცია მიიღწევა, ნაერთის ხსნარში წარმოიქმნება მიკროგელის მდგომარეობა HPS ფაზაში, როგორც გელის ცენტრი, და HPMC მოლეკულური ჯაჭვები გადახლართული და დაკავშირებულია ერთმანეთთან; კრიტიკულ კონცენტრაციაზე ზემოთ, გადატვირთული HPMC მაკრომოლეკულური ჯაჭვები და მათი გადაჯაჭვება HPS ფაზის რეგიონთან უფრო რთულია და ურთიერთქმედება უფრო რთული. უფრო ინტენსიური, ამიტომ ხსნარი იქცევა პოლიმერის დნობის მსგავსად.
4. შეერთების თანაფარდობა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის რეოლოგიურ თვისებებზე. HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად უფრო აშკარაა ნაერთი სისტემის ათვლის გათხელების ფენომენი, თანდათან მცირდება ნაკადის ინდექსი და თანდათან იზრდება ნულოვანი ათვლის სიბლანტე და სიბლანტის კოეფიციენტი. იზრდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპლექსის მყარი ქცევა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია.
5. ნაერთი სისტემის ნულოვანი ათვლის სიბლანტე ავლენს გარკვეულ დადებით-უარყოფით გადახრას ლოგარითმული შეჯამების წესთან მიმართებაში. ნაერთის სისტემა არის ორფაზიანი სისტემა უწყვეტი ფაზა-დისპერსიული ფაზის „ზღვის-კუნძულის“ სტრუქტურით დაბალ ტემპერატურაზე და, რადგან HPMC/HPS შეერთების თანაფარდობა შემცირდა 4:6-ის შემდეგ, შეიცვალა შედგენის სისტემის უწყვეტი ფაზა.
6. არსებობს წრფივი კავშირი ნაკადის ინდექსსა და შერეული ხსნარების შეერთების თანაფარდობას შორის სხვადასხვა შეერთების შეფარდებით, რაც მიუთითებს, რომ შედგენის სისტემას აქვს კარგი თავსებადობა.
7. HPMC/HPS რთული სისტემისთვის, როდესაც დაბალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა და მაღალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა, უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილი ნაერთის სისტემის სიბლანტეში მნიშვნელოვნად განსხვავდება. როდესაც დაბალი სიბლანტის HPMC არის უწყვეტი ფაზა, ნაერთის სისტემის სიბლანტე ძირითადად ასახავს უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილს; მაშინ როდესაც მაღალი სიბლანტის HPS არის უწყვეტი ფაზა, HPMC, როგორც დისპერსიული ფაზა, შეამცირებს მაღალი სიბლანტის HPS-ის სიბლანტეს. ეფექტი.
8. სამსაფეხურიანი თიქსოტროპია გამოიყენებოდა კომპოზიციის შეფარდების ეფექტის შესასწავლად შედგენილი სისტემის თიქსოტროპიაზე. შედგენილი სისტემის თიქსოტროპიამ აჩვენა ჯერ შემცირების და შემდეგ გაზრდის ტენდენცია HPMC/HPS შეერთების კოეფიციენტის შემცირებით.
9. ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ HPMC-ისა და HPS-ის შერწყმის შედეგად, ორი კომპონენტის რევოლოგიური თვისებები, როგორიცაა სიბლანტე, ათვლის გათხელების ფენომენი და თიქსოტროპია, გარკვეულწილად დაბალანსებულია.

თავი 3 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმების მომზადება და თვისებები

პოლიმერული შერევა არის ყველაზე ეფექტური გზა მრავალკომპონენტიანი შესრულების კომპლემენტარობის მისაღწევად, ახალი მასალების შესამუშავებლად შესანიშნავი შესრულებით, პროდუქციის ფასების შესამცირებლად და მასალების გამოყენების სპექტრის გაფართოებისთვის [240-242, 328]. შემდეგ, გარკვეული მოლეკულური სტრუქტურის განსხვავებების და სხვადასხვა პოლიმერებს შორის კონფორმაციული ენტროპიის გამო, პოლიმერული შეერთების სისტემების უმეტესობა შეუთავსებელია ან ნაწილობრივ თავსებადი [11, 12]. პოლიმერული ნაერთების სისტემის მექანიკური თვისებები და სხვა მაკროსკოპული თვისებები მჭიდრო კავშირშია თითოეული კომპონენტის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებთან, თითოეული კომპონენტის შეერთების თანაფარდობასთან, კომპონენტებს შორის თავსებადობასა და შიდა მიკროსკოპულ სტრუქტურასა და სხვა ფაქტორებთან [240, 329].

ქიმიური სტრუქტურის თვალსაზრისით, HPMC და HPS არის ჰიდროფილური კურდლანი, აქვთ იგივე სტრუქტურული ერთეული - გლუკოზა და მოდიფიცირებულია ერთი და იგივე ფუნქციური ჯგუფის - ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის მიერ, ამიტომ HPMC და HPS უნდა ჰქონდეთ კარგი ფაზა. ტევადობა. თუმცა, HPMC არის თერმულად გამოწვეული გელი, რომელიც არის ხსნარის მდგომარეობაში ძალიან დაბალი სიბლანტის მქონე დაბალ ტემპერატურაზე და ქმნის კოლოიდს მაღალ ტემპერატურაზე; HPS არის სიცივით გამოწვეული გელი, რომელიც არის დაბალი ტემპერატურის გელი და იმყოფება ხსნარის მდგომარეობაში მაღალ ტემპერატურაზე; გელის პირობები და ქცევა სრულიად საპირისპიროა. HPMC-ისა და HPS-ის შეერთება არ უწყობს ხელს კარგი თავსებადობის მქონე ჰომოგენური სისტემის ჩამოყალიბებას. როგორც ქიმიური სტრუქტურის, ასევე თერმოდინამიკის გათვალისწინებით, დიდი თეორიული მნიშვნელობა და პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს HPMC-ის შეერთებას HPS-თან ცივი-ცხელი გელის შემადგენლობის სისტემის დასამყარებლად.

ეს თავი ყურადღებას ამახვილებს HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემაში კომპონენტების თანდაყოლილი თვისებების შესწავლაზე, შედგენის თანაფარდობაზე და გარემოს ფარდობით ტენიანობაზე მიკროსკოპულ მორფოლოგიაზე, თავსებადობასა და ფაზურ განცალკევებაზე, მექანიკურ თვისებებზე, ოპტიკურ თვისებებზე. და ნაერთის სისტემის თერმული ვარდნის თვისებები. და მაკროსკოპული თვისებების გავლენა, როგორიცაა ჟანგბადის ბარიერის თვისებები.

3.1 მასალები და აღჭურვილობა

3.1.1 ძირითადი ექსპერიმენტული მასალები

3.1.2 ძირითადი ინსტრუმენტები და აღჭურვილობა

3.2 ექსპერიმენტული მეთოდი

3.2.1 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის მომზადება

HPMC-ისა და HPS-ის 15% (w/w) მშრალი ფხვნილი შერეული იყო 3% (w/w) პოლიეთილენ გლიკოლის პლასტიზატორი გაერთიანდა დეიონიზებულ წყალში, რათა მიეღო ნაერთი ფილმის წარმომქმნელი სითხე და HPMC/-ის საკვები კომპოზიციური ფილმი. HPS მომზადდა ჩამოსხმის მეთოდით.

მომზადების მეთოდი: ჯერ აწონეთ HPMC და HPS მშრალი ფხვნილი და შეურიეთ სხვადასხვა თანაფარდობის მიხედვით; შემდეგ დაამატეთ 70 °C წყალში და სწრაფად ურიეთ 120 ბრ/წთ/წთ 30 წუთის განმავლობაში, რათა სრულად გაიფანტოს HPMC; შემდეგ გაათბეთ ხსნარი 95 °C-ზე ზემოთ, სწრაფად ურიეთ იმავე სიჩქარით 1 სთ-ის განმავლობაში, რათა HPS მთლიანად გაჟელატებოდეს; ჟელატინიზაციის დასრულების შემდეგ, ხსნარის ტემპერატურა სწრაფად მცირდება 70 °C-მდე და ხსნარს ურევენ ნელი სიჩქარით 80 rpm/წთ 40 წუთის განმავლობაში. სრულად დაითხოვოს HPMC. 20 გ შერეული გარსების ფორმირების ხსნარი ჩაასხით 15 სმ დიამეტრის პოლისტიროლის პეტრის ჭურჭელში, ჩამოასხით და გააშრეთ 37 °C-ზე. გამხმარი ფილმი იხსნება დისკიდან საკვები კომპოზიტური მემბრანის მისაღებად.

საკვები ფირები დაბალანსებული იყო 57% ტენიანობაზე 3 დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში ტესტირებამდე, ხოლო საკვები ფირის ნაწილი, რომელიც გამოყენებული იყო მექანიკური თვისებების შესამოწმებლად, დაბალანსებული იყო 75% ტენიანობაზე 3 დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში.

3.2.2 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის მიკრომორფოლოგია

3.2.2.1 სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის ანალიზის პრინციპი

სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის (SEM) თავზე არსებულ ელექტრონულ იარაღს შეუძლია ელექტრონების დიდი რაოდენობის გამოსხივება. შემცირებისა და ფოკუსირების შემდეგ, მას შეუძლია შექმნას ელექტრონული სხივი გარკვეული ენერგიითა და ინტენსივობით. ამოძრავებს სკანირების კოჭის მაგნიტური ველი, გარკვეული დროისა და სივრცის წესრიგის მიხედვით. ზედაპირის მიკროზონის მახასიათებლებში განსხვავების გამო, ნიმუშსა და ელექტრონულ სხივს შორის ურთიერთქმედება წარმოქმნის მეორად ელექტრონულ სიგნალებს სხვადასხვა ინტენსივობით, რომლებიც გროვდება დეტექტორის მიერ და გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალებად, რომლებიც გაძლიერებულია ვიდეოთი. სურათის მილის ქსელში შეყვანა, სურათის მილის სიკაშკაშის კორექტირების შემდეგ, შეიძლება მიღებულ იქნას მეორადი ელექტრონული გამოსახულება, რომელიც ასახავს მიკრორეგიონის მორფოლოგიას და მახასიათებლებს ნიმუშის ზედაპირზე. ტრადიციულ ოპტიკურ მიკროსკოპებთან შედარებით, SEM-ის გარჩევადობა შედარებით მაღალია, ნიმუშის ზედაპირული ფენის დაახლოებით 3 ნმ-6 ნმ, რაც უფრო შესაფერისია მასალების ზედაპირზე მიკროსტრუქტურის მახასიათებლების დასაკვირვებლად.

3.2.2.2 ტესტის მეთოდი

საკვები ფირი მოათავსეს საშრობში დეზიკატორში და შეირჩა საკვები ფირის შესაბამისი ზომა, ჩასვეს SEM ნიმუშის სპეციალურ საფეხურზე გამტარ წებოვანი და შემდეგ მოოქროვილი ვაკუუმური საფარით. ტესტის დროს, ნიმუში შეიყვანეს SEM-ში და დაფიქსირდა ნიმუშის მიკროსკოპული მორფოლოგია და გადაღებულია 300-ჯერ და 1000-ჯერ გადიდებით ელექტრონული სხივის აჩქარების ძაბვის ქვეშ 5 კვ.

3.2.3 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის სინათლის გამტარობა

3.2.3.1 UV-Vis სპექტროფოტომეტრიის ანალიზის პრინციპი

UV-Vis სპექტროფოტომეტრს შეუძლია ასხივოს სინათლე 200-800 ნმ ტალღის სიგრძით და დასხივოს იგი ობიექტზე. სინათლის ზოგიერთი სპეციფიკური ტალღის სიგრძე ინციდენტურ შუქში შეიწოვება მასალის მიერ და ხდება მოლეკულური ვიბრაციული ენერგიის დონის გადასვლა და ელექტრონული ენერგიის დონის გადასვლა. ვინაიდან თითოეულ ნივთიერებას აქვს სხვადასხვა მოლეკულური, ატომური და მოლეკულური სივრცითი სტრუქტურები, თითოეულ ნივთიერებას აქვს თავისი სპეციფიკური შთანთქმის სპექტრი და ნივთიერების შემცველობა შეიძლება განისაზღვროს ან განისაზღვროს შთანთქმის დონის მიხედვით შთანთქმის სპექტრის გარკვეულ ტალღის სიგრძეზე. ამიტომ, UV-Vis სპექტროფოტომეტრიული ანალიზი ერთ-ერთი ეფექტური საშუალებაა ნივთიერებების შემადგენლობის, სტრუქტურისა და ურთიერთქმედების შესასწავლად.

როდესაც სინათლის სხივი ეჯახება ობიექტს, შემთხვევის სინათლის ნაწილი შეიწოვება ობიექტის მიერ, ხოლო შემთხვევის სინათლის მეორე ნაწილი გადადის ობიექტის მეშვეობით; გადაცემული სინათლის ინტენსივობის თანაფარდობა დაცემის სინათლის ინტენსივობასთან არის გამტარიანობა.

შთანთქმასა და გამტარიანობას შორის ურთიერთობის ფორმულა არის:

მათ შორის A არის შთანთქმა;

T არის ტრანსმისია, %.

საბოლოო შთანთქმა იყო ერთგვაროვანი კორექტირებული შთანთქმის × 0,25 მმ/სისქით.

3.2.3.2 ტესტის მეთოდი

მოამზადეთ 5%-იანი HPMC და HPS ხსნარები, შეურიეთ სხვადასხვა თანაფარდობის მიხედვით, ჩაასხით 10 გ გარსმწარმოებელი ხსნარი პოლისტიროლის პეტრის 15 სმ დიამეტრის ჭურჭელში და გააშრეთ 37 °C-ზე, რომ წარმოიქმნას ფილმი. დავჭრათ საკვები ფილმი 1მმ×3მმ მართკუთხა ზოლად, ჩავდოთ კუვეტაში და მოვამზადოთ საკვები ფილმი კუვეტის შიდა კედელთან ახლოს. WFZ UV-3802 UV-vis სპექტროფოტომეტრი გამოიყენეს ნიმუშების სკანირებისთვის ტალღის სრულ სიგრძეზე 200-800 ნმ და თითოეული ნიმუში 5-ჯერ შემოწმდა.

3.2.4 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის დინამიური თერმომექანიკური თვისებები

3.2.4.1 დინამიური თერმომექანიკური ანალიზის პრინციპი

დინამიური თერმომექანიკური ანალიზი (DMA) არის ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია გაზომოს კავშირი ნიმუშის მასასა და ტემპერატურას შორის გარკვეული დარტყმითი დატვირთვისა და დაპროგრამებული ტემპერატურის პირობებში, და შეუძლია შეამოწმოს ნიმუშის მექანიკური თვისებები პერიოდული ალტერნატიული სტრესის და დროის გავლენის ქვეშ. ტემპერატურა და ტემპერატურა. სიხშირის ურთიერთობა.

მაღალმოლეკულურ პოლიმერებს აქვთ ვისკოელასტიური თვისებები, რომლებსაც შეუძლიათ შეინახონ მექანიკური ენერგია, როგორც ელასტომერი, ერთის მხრივ, და მოიხმარონ ენერგია, როგორც ლორწოს, მეორე მხრივ. პერიოდული მონაცვლეობის ძალის გამოყენებისას ელასტიური ნაწილი ენერგიას პოტენციურ ენერგიად გარდაქმნის და ინახავს მას; ხოლო ბლანტი ნაწილი ენერგიას გარდაქმნის სითბოს ენერგიად და კარგავს მას. პოლიმერული მასალები, როგორც წესი, ავლენენ ორ მდგომარეობას დაბალი ტემპერატურის მინის მდგომარეობისა და მაღალი ტემპერატურის რეზინის მდგომარეობისა და გადასვლის ტემპერატურა ორ მდგომარეობას შორის არის მინის გარდამავალი ტემპერატურა. მინის გადასვლის ტემპერატურა პირდაპირ გავლენას ახდენს მასალების სტრუქტურასა და თვისებებზე და არის პოლიმერების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი დამახასიათებელი ტემპერატურა.

პოლიმერების დინამიური თერმომექანიკური თვისებების გაანალიზებით, შესაძლებელია პოლიმერების ვიზოელასტიურობის დაკვირვება და მნიშვნელოვანი პარამეტრების მიღება, რომლებიც განსაზღვრავენ პოლიმერების მოქმედებას, რათა მათ უკეთესად გამოიყენონ ფაქტობრივი გამოყენების გარემოში. გარდა ამისა, დინამიური თერმომექანიკური ანალიზი ძალიან მგრძნობიარეა მინის გადასვლის, ფაზის განცალკევების, ჯვარედინი კავშირის, კრისტალიზაციისა და მოლეკულური მოძრაობის მიმართ მოლეკულური სეგმენტების ყველა დონეზე და შეუძლია მიიღოს ბევრი ინფორმაცია პოლიმერების სტრუქტურისა და თვისებების შესახებ. ხშირად გამოიყენება პოლიმერების მოლეკულების შესასწავლად. მოძრაობის ქცევა. DMA-ის ტემპერატურული გაწმენდის რეჟიმის გამოყენებით, შეიძლება შემოწმდეს ისეთი ფაზური გადასვლები, როგორიცაა შუშის გადასვლები. DSC-თან შედარებით, DMA-ს აქვს უფრო მაღალი მგრძნობელობა და უფრო შესაფერისია რეალური გამოყენების სიმულაციური მასალების ანალიზისთვის.

3.2.4.2 ტესტის მეთოდი

შეარჩიეთ სუფთა, ერთგვაროვანი, ბრტყელი და დაუზიანებელი ნიმუშები და დაჭერით ისინი 10მმ×20მმ მართკუთხა ზოლებად. ნიმუშები შემოწმდა დაჭიმვის რეჟიმში Pydris Diamond დინამიური თერმომექანიკური ანალიზატორის გამოყენებით PerkinElmer, აშშ. ტესტის ტემპერატურის დიაპაზონი იყო 25-150 °C, გათბობის სიჩქარე იყო 2 °C/წთ, სიხშირე იყო 1 Hz და ტესტი მეორდებოდა ორჯერ თითოეული ნიმუშისთვის. ექსპერიმენტის დროს დაფიქსირდა ნიმუშის შენახვის მოდული (E') და დანაკარგის მოდული (E") და ასევე შეიძლება გამოითვალოს დანაკარგის მოდულის შეფარდება შენახვის მოდულთან, ანუ tangent კუთხის tan δ.

3.2.5 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმების თერმული სტაბილურობა

3.2.5.1 თერმოგრავიმეტრული ანალიზის პრინციპი

თერმულ გრავიმეტრულ ანალიზატორს (TGA) შეუძლია გაზომოს ნიმუშის მასის ცვლილება ტემპერატურასთან ან დროსთან დაპროგრამებულ ტემპერატურაზე და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნივთიერებების შესაძლო აორთქლების, დნობის, სუბლიმაციის, დეჰიდრატაციის, დაშლისა და დაჟანგვის შესასწავლად გათბობის პროცესში. . და სხვა ფიზიკურ და ქიმიურ ფენომენებს. მატერიის მასასა და ტემპერატურას (ან დროს) შორის დამოკიდებულების მრუდს, რომელიც მიიღება ნიმუშის შემოწმების შემდეგ, ეწოდება თერმოგრავიმეტრული (TGA მრუდი). წონის დაკლება და სხვა ინფორმაცია. წარმოებული თერმოგრავიმეტრული მრუდი (DTG მრუდი) შეიძლება მიღებულ იქნას TGA მრუდის პირველი რიგის წარმოქმნის შემდეგ, რომელიც ასახავს ტესტირებული ნიმუშის წონის დაკარგვის სიჩქარის ცვლილებას ტემპერატურასთან ან დროსთან ერთად, ხოლო პიკის წერტილი არის მუდმივის მაქსიმალური წერტილი. განაკვეთი.

3.2.5.2 ტესტის მეთოდი

შეარჩიეთ საკვები ფენა ერთიანი სისქით, დაჭერით ის იმავე დიამეტრის წრედ, როგორც თერმოგრავიმეტრული ანალიზატორის ტესტის დისკი, შემდეგ დადეთ იგი სატესტო დისკზე და შეამოწმეთ იგი აზოტის ატმოსფეროში 20 მლ/წთ სიჩქარით. . ტემპერატურის დიაპაზონი იყო 30-700 °C, გაცხელების სიჩქარე იყო 10 °C/წთ და თითოეული ნიმუში ორჯერ შემოწმდა.

3.2.6.1 დაჭიმვის თვისებების ანალიზის პრინციპი

3.2.6 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმების დაჭიმვის თვისებები

მექანიკური თვისებების შემმოწმებელს შეუძლია გამოიყენოს სტატიკური დაჭიმვის დატვირთვა სლაინზე გრძივი ღერძის გასწვრივ სპეციფიკური ტემპერატურის, ტენიანობის და სიჩქარის პირობებში, სანამ სლაინი არ გატყდება. ტესტის დროს მექანიკური თვისებების შემმოწმებლის მიერ დაფიქსირდა სლაინზე მიყენებული დატვირთვა და მისი დეფორმაციის ოდენობა და დახაზული იყო დაძაბულობა-დაჭიმვის მრუდი ძაფების დაჭიმვის დეფორმაციის დროს. დაძაბულობა-დაჭიმვის მრუდიდან შეიძლება გამოითვალოს დაჭიმვის სიმტკიცე (ζt), დრეკადობა რღვევისას (εb) და დრეკადობის მოდული (E) ფილმის დაჭიმვის თვისებების შესაფასებლად.

მასალების დაძაბულობა-დაძაბულობა შეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად: ელასტიური დეფორმაციის რეგიონი და პლასტიკური დეფორმაციის რეგიონი. ელასტიური დეფორმაციის ზონაში მასალის ძაბვასა და დაჭიმულობას აქვს წრფივი ურთიერთობა და ამ დროს დეფორმაცია შეიძლება მთლიანად აღდგეს, რაც შეესაბამება კუკის კანონს; პლასტიკური დეფორმაციის ზონაში მასალის დაძაბულობა და დაჭიმულობა აღარ არის წრფივი და ამ დროს წარმოქმნილი დეფორმაცია შეუქცევადია, საბოლოოდ მასალა იშლება.

დაჭიმვის სიძლიერის გამოთვლის ფორმულა:

სად: არის ჭიმვის სიმტკიცე, MPa;

p არის მაქსიმალური დატვირთვა ან რღვევის დატვირთვა, N;

b არის ნიმუშის სიგანე, მმ;

d არის ნიმუშის სისქე, მმ.

შესვენების დროს დრეკადობის გამოთვლის ფორმულა:

სადაც: εb არის დრეკადობა შესვენებისას, %;

L არის მანძილი მარკირების ხაზებს შორის, როდესაც ნიმუში იშლება, მმ;

L0 არის ნიმუშის ორიგინალური ლიანდაგის სიგრძე, მმ.

ელასტიური მოდულის გამოთვლის ფორმულა:

მათ შორის: E არის დრეკადობის მოდული, MPa;

ζ არის სტრესი, MPa;

ε არის შტამი.

3.2.6.2 ტესტის მეთოდი

შეარჩიეთ სუფთა, ერთგვაროვანი, ბრტყელი და დაუზიანებელი ნიმუშები, მიმართეთ ეროვნულ სტანდარტს GB13022-91 და დაჭერით ისინი ჰანტელების ფორმის ხაზებად, საერთო სიგრძით 120 მმ, საწყისი მანძილი 86 მმ სამაგრებს შორის, მანძილი ნიშანს შორის 40 მმ და სიგანე 10 მმ. სლაინები მოთავსებული იყო 75% და 57% (ნატრიუმის ქლორიდის და ნატრიუმის ბრომიდის გაჯერებული ხსნარის ატმოსფეროში) ტენიანობაზე და დაბალანსებული იყო გაზომვამდე 3 დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში. ამ ექსპერიმენტში ტესტირებისთვის გამოიყენება ASTM D638, 5566 მექანიკური თვისებების შემმოწმებელი Instron Corporation-ისა და მისი 2712-003 პნევმატური დამჭერი. დაჭიმვის სიჩქარე იყო 10 მმ/წთ, ნიმუში განმეორდა 7-ჯერ და გამოითვალა საშუალო მნიშვნელობა.

3.2.7 HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის ჟანგბადის გამტარიანობა

3.2.7.1 ჟანგბადის გამტარიანობის ანალიზის პრინციპი

ტესტის ნიმუშის დამონტაჟების შემდეგ, საგამოცდო ღრუ იყოფა ორ ნაწილად A და B; მაღალი სისუფთავის ჟანგბადის ნაკადი გარკვეული დინების სიჩქარით გადადის A ღრუში, ხოლო აზოტის ნაკადი გარკვეული დინების სიჩქარით გადადის B ღრუში; ტესტირების პროცესის დროს, A ღრუ ჟანგბადი შეაღწევს ნიმუშის მეშვეობით B ღრუში, ხოლო B ღრუში ინფილტრირებული ჟანგბადი გადადის აზოტის ნაკადით და ტოვებს B ღრუს ჟანგბადის სენსორამდე მისასვლელად. ჟანგბადის სენსორი ზომავს ჟანგბადის შემცველობას აზოტის ნაკადში და გამოსცემს შესაბამის ელექტრულ სიგნალს, რითაც გამოთვლის ნიმუშის ჟანგბადს. გადაცემა.

3.2.7.2 ტესტის მეთოდი

შეარჩიეთ დაუზიანებელი საკვები კომპოზიტური ფირები, დაჭერით ისინი 10,16 x 10,16 სმ ალმასის ფორმის ნიმუშებად, დააფარეთ დამჭერების კიდეები ვაკუუმური ცხიმით და დაამაგრეთ ნიმუშები სატესტო ბლოკზე. ტესტირება ASTM D-3985-ის მიხედვით, თითოეულ ნიმუშს აქვს 50 სმ2 ტესტის ფართობი.

3.3 შედეგები და დისკუსია

3.3.1 საკვები კომპოზიტური ფილმების მიკროსტრუქტურის ანალიზი

ფილმის შემქმნელი სითხის კომპონენტებს შორის ურთიერთქმედება და საშრობი პირობები - განსაზღვრავს ფილმის საბოლოო სტრუქტურას და სერიოზულად მოქმედებს ფილმის სხვადასხვა ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე [330, 331]. გელის თანდაყოლილი თვისებები და თითოეული კომპონენტის შედგენის თანაფარდობა შეიძლება გავლენა იქონიოს ნაერთის მორფოლოგიაზე, რაც შემდგომ გავლენას ახდენს მემბრანის ზედაპირულ სტრუქტურასა და საბოლოო თვისებებზე [301, 332]. მაშასადამე, ფილმების მიკროსტრუქტურულ ანალიზს შეუძლია უზრუნველყოს შესაბამისი ინფორმაცია თითოეული კომპონენტის მოლეკულური გადაწყობის შესახებ, რაც, თავის მხრივ, დაგვეხმარება უკეთ გავიგოთ ფილმების ბარიერის თვისებები, მექანიკური თვისებები და ოპტიკური თვისებები.

ზედაპირის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის მიკროგრაფები HPS/HPMC საკვები ფილმების სხვადასხვა თანაფარდობით ნაჩვენებია სურათზე 3-1. როგორც ნახაზი 3-1 ჩანს, ზოგიერთ ნიმუშში აჩვენა მიკრობზარები ზედაპირზე, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს ტესტის დროს ნიმუშის ტენიანობის შემცირებით, ან მიკროსკოპის ღრუში ელექტრონული სხივის შეტევით [122. , 139]. ფიგურაში, სუფთა HPS მემბრანა და სუფთა HPMC. მემბრანები აჩვენებდნენ შედარებით გლუვ მიკროსკოპულ ზედაპირებს, ხოლო სუფთა HPS მემბრანების მიკროსტრუქტურა უფრო ერთგვაროვანი და გლუვი იყო, ვიდრე სუფთა HPMC მემბრანები, რაც შეიძლება ძირითადად გამოწვეული იყოს სახამებლის მაკრომოლეკულებით (ამილოზის მოლეკულები და ამილოპექტინის მოლეკულები) გაგრილების პროცესში.) მიღწეულია უკეთესი მოლეკულური გადაწყობა. წყალხსნარში. მრავალმა კვლევამ აჩვენა, რომ ამილოზა-ამილოპექტინ-წყლის სისტემა გაგრილების პროცესშია

შეიძლება არსებობდეს კონკურენტული მექანიზმი გელის ფორმირებასა და ფაზის გამოყოფას შორის. თუ ფაზის გამოყოფის სიჩქარე უფრო დაბალია, ვიდრე გელის წარმოქმნის სიჩქარე, ფაზის გამოყოფა არ მოხდება სისტემაში, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ფაზური გამოყოფა მოხდება სისტემაში [333, 334]. უფრო მეტიც, როდესაც ამილოზის შემცველობა აღემატება 25%-ს, ამილოზის ჟელატინიზაციამ და ამილოზის უწყვეტი ქსელის სტრუქტურამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეაფერხოს ფაზის გამოყოფის გამოჩენა [334]. ამ ნაშრომში გამოყენებული HPS-ის ამილოზის შემცველობა არის 80%, ბევრად აღემატება 25%-ს, რაც უკეთ ასახავს ფენომენს, რომ სუფთა HPS მემბრანები უფრო ერთგვაროვანი და გლუვია, ვიდრე სუფთა HPMC მემბრანები.

ფიგურების შედარებიდან ჩანს, რომ ყველა კომპოზიტური ფირის ზედაპირი შედარებით უხეშია და ზოგიერთი არარეგულარული მუწუკები მიმოფანტულია, რაც მიუთითებს, რომ არსებობს გარკვეული ხარისხის შეუსაბამობა HPMC-სა და HPS-ს შორის. უფრო მეტიც, კომპოზიტური მემბრანები მაღალი HPMC შემცველობით აჩვენებდნენ უფრო ერთგვაროვან სტრუქტურას, ვიდრე მაღალი HPS შემცველობის მქონე მემბრანები. HPS-ზე დაფუძნებული კონდენსაცია 37 °C ფირის წარმოქმნის ტემპერატურაზე

გელის თვისებებიდან გამომდინარე, HPS-მა წარმოადგინა ბლანტი გელის მდგომარეობა; HPMC-ის თერმული გელის თვისებებზე დაყრდნობით, HPMC წარმოადგინა წყლის მსგავსი ხსნარის მდგომარეობა. კომპოზიციურ მემბრანაში მაღალი HPS შემცველობით (7:3 HPS/HPMC), ბლანტი HPS არის უწყვეტი ფაზა, ხოლო წყლის მსგავსი HPMC დისპერსიულია მაღალი სიბლანტის HPS უწყვეტ ფაზაში, როგორც დისპერსიული ფაზა, რომელიც არ არის ხელსაყრელი. დისპერსიული ფაზის ერთგვაროვან განაწილებამდე; კომპოზიტურ ფილმში მაღალი HPMC შემცველობით (3:7 HPS/HPMC), დაბალი სიბლანტის HPMC გარდაიქმნება უწყვეტ ფაზაში, ხოლო ბლანტი HPS დისპერსიულია დაბალი სიბლანტის HPMC ფაზაში, როგორც დისპერსიული ფაზა, რაც ხელს უწყობს ერთგვაროვანი ფაზის ფორმირება. რთული სისტემა.

ნახატიდან ჩანს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ყველა კომპოზიციური ფილმი აჩვენებს უხეში და არაერთგვაროვან ზედაპირულ სტრუქტურებს, აშკარა ფაზის ინტერფეისი არ არის ნაპოვნი, რაც მიუთითებს, რომ HPMC და HPS-ს კარგი თავსებადობა აქვთ. HPMC/სახამებლის კომპოზიტური ფილმები პლასტიზატორების გარეშე, როგორიცაა PEG, აჩვენებდნენ აშკარა ფაზურ განცალკევებას [301], რაც მიუთითებს იმაზე, რომ როგორც სახამებლის, ასევე PEG პლასტიზატორების ჰიდროქსიპროპილის მოდიფიკაციამ შეიძლება გააუმჯობესოს კომპოზიტური სისტემის თავსებადობა.

3.3.2 საკვები კომპოზიტური ფილმების ოპტიკური თვისებების ანალიზი

HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმების სინათლის გადაცემის თვისებები სხვადასხვა თანაფარდობით შემოწმდა UV-vis სპექტროფოტომეტრით და UV სპექტრები ნაჩვენებია სურათზე 3-2. რაც უფრო დიდია სინათლის გამტარობის მნიშვნელობა, მით უფრო ერთგვაროვანი და გამჭვირვალეა ფილმი; პირიქით, რაც უფრო მცირეა სინათლის გამტარობის მნიშვნელობა, მით უფრო არათანაბარი და გაუმჭვირვალეა ფილმი. ნახაზი 3-2(a) ჩანს, რომ ყველა კომპოზიტური ფილმი გვიჩვენებს მსგავს ტენდენციას სკანირების ტალღის სიგრძის ზრდით ტალღის სიგრძის სკანირების დიაპაზონში და სინათლის გამტარობა თანდათან იზრდება ტალღის სიგრძის მატებასთან ერთად. 350 ნმ-ზე, მოსახვევები მიდრეკილია პლატოზე.

შედარებისთვის შეარჩიეთ ტალღის სიგრძეზე 500 ნმ, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3-2(ბ), სუფთა HPS ფირის გამტარობა უფრო დაბალია, ვიდრე სუფთა HPMC ფილმის, და HPMC შემცველობის მატებასთან ერთად, ტრანსმისია ჯერ მცირდება, და შემდეგ გაიზარდა მინიმალური მნიშვნელობის მიღწევის შემდეგ. როდესაც HPMC-ის შემცველობა გაიზარდა 70%-მდე, კომპოზიტური ფილმის სინათლის გამტარობა უფრო მაღალი იყო ვიდრე სუფთა HPS-ის. საყოველთაოდ ცნობილია, რომ ერთგვაროვანი სისტემა ავლენს სინათლის უკეთეს გამტარობას და მისი UV-ით გაზომილი გამტარობის მნიშვნელობა ზოგადად უფრო მაღალია; არაჰომოგენური მასალები, როგორც წესი, უფრო გაუმჭვირვალეა და აქვთ დაბალი ულტრაიისფერი გამტარიანობის მნიშვნელობები. კომპოზიტური ფილმების გადაცემის მნიშვნელობები (7:3, 5:5) უფრო დაბალი იყო, ვიდრე სუფთა HPS და HPMC ფილმების, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ არსებობდა ფაზური განცალკევება HPS-ისა და HPMC-ის ორ კომპონენტს შორის.

ნახ. 3-2 UV სპექტრები ყველა ტალღის სიგრძეზე (a) და 500 ნმ (b) HPS/HPMC შერეული ფილმებისთვის. ზოლი წარმოადგენს საშუალო ±სტანდარტულ გადახრებს. ac: სხვადასხვა ასო მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა შერევის შეფარდებით (p <0.05), გამოყენებული სრულ დისერტაციაში

3.3.3 საკვები კომპოზიტური ფილმების დინამიური თერმომექანიკური ანალიზი

სურათი 3-3 გვიჩვენებს HPMC/HPS-ის საკვები ფირის დინამიურ თერმომექანიკურ თვისებებს სხვადასხვა ფორმულირებით. ნახ. 3-3(a)-დან ჩანს, რომ შენახვის მოდული (E') მცირდება HPMC შემცველობის მატებასთან ერთად. გარდა ამისა, ყველა ნიმუშის შენახვის მოდული თანდათან მცირდებოდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად, გარდა იმისა, რომ სუფთა HPS (10:0) ფირის შენახვის მოდული ოდნავ გაიზარდა ტემპერატურის 70 °C-მდე გაზრდის შემდეგ. მაღალ ტემპერატურაზე, მაღალი HPMC შემცველობის მქონე კომპოზიტური ფილისთვის, კომპოზიტური ფირის შენახვის მოდული აქვს აშკარა დაღმავალი ტენდენცია ტემპერატურის მატებასთან ერთად; ხოლო HPS-ის მაღალი შემცველობის ნიმუშისთვის შენახვის მოდული მხოლოდ ოდნავ მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ნახ. 3-3 შენახვის მოდული (E') (a) და დაკარგვის ტანგენსი (tan δ) (b) HPS/HPMC ნაზავი ფილმების

ნახაზი 3-3(ბ) ჩანს, რომ ნიმუშები HPMC შემცველობით 30%-ზე მეტი (5:5, 3:7, 0:10) ყველა აჩვენებს მინის გარდამავალ პიკს და HPMC შემცველობის მატებასთან ერთად, მინის გადასვლისას გარდამავალი ტემპერატურა გადავიდა მაღალ ტემპერატურაზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC პოლიმერული ჯაჭვის მოქნილობა შემცირდა. მეორეს მხრივ, სუფთა HPS მემბრანა აჩვენებს დიდი კონვერტის პიკს დაახლოებით 67 °C, ხოლო კომპოზიტურ მემბრანას 70% HPS შემცველობით არ აქვს აშკარა მინის გარდამავალი. ეს შეიძლება იყოს იმის გამო, რომ HPMC-სა და HPS-ს შორის არის გარკვეული ურთიერთქმედების ხარისხი, რაც ზღუდავს HPMC-ისა და HPS-ის მოლეკულური სეგმენტების მოძრაობას.

3.3.4 საკვები კომპოზიტური ფილმების თერმული სტაბილურობის ანალიზი

ნახ. 3-4 TGA მრუდები (a) და მათი წარმოებული (DTG) მრუდები (b) HPS/HPMC ნაზავი ფილმების

HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფირის თერმული სტაბილურობა შემოწმდა თერმოგრავიმეტრული ანალიზატორით. სურათი 3-4 გვიჩვენებს კომპოზიტური ფილმის თერმოგრავიმეტრულ მრუდს (TGA) და წონის დაკლების სიჩქარის მრუდს (DTG). ნახაზი 3-4(a) TGA მრუდიდან ჩანს, რომ მემბრანის კომპოზიტური ნიმუშები სხვადასხვა თანაფარდობით აჩვენებს ორ აშკარა თერმოგრავიმეტრულ ცვლილებას ტემპერატურის მატებასთან ერთად. პოლისაქარიდის მაკრომოლეკულის მიერ ადსორბირებული წყლის აორთქლება იწვევს წონის დაკლების მცირე ფაზას 30-180 °C ტემპერატურაზე, სანამ მოხდება ნამდვილი თერმული დეგრადაცია. შემდგომში, წონაში დაკლების უფრო დიდი ფაზა ხდება 300-450 °C ტემპერატურაზე, აქ HPMC და HPS-ის თერმული დეგრადაციის ფაზა.

სურათი 3-4(ბ) DTG მრუდებიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS-ისა და სუფთა HPMC-ის თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურაა 338 °C და 400 °C, შესაბამისად, და სუფთა HPMC-ის თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურაა. უფრო მაღალი ვიდრე HPS, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC უკეთესი თერმული სტაბილურობაა ვიდრე HPS. როდესაც HPMC შემცველობა იყო 30% (7:3), ერთი პიკი გამოჩნდა 347 °C-ზე, რაც შეესაბამება HPS-ის დამახასიათებელ პიკს, მაგრამ ტემპერატურა უფრო მაღალი იყო, ვიდრე HPS-ის თერმული დეგრადაციის პიკი; როდესაც HPMC შემცველობა იყო 70% (3:7), HPMC-ის მხოლოდ დამახასიათებელი პიკი გამოჩნდა 400 °C-ზე; როდესაც HPMC-ის შემცველობა იყო 50%, თერმული დეგრადაციის ორი პიკი გამოჩნდა DTG მრუდზე, შესაბამისად 345 °C და 396 °C. მწვერვალები შეესაბამება HPS-ისა და HPMC-ის დამახასიათებელ პიკებს, შესაბამისად, მაგრამ HPS-ის შესაბამისი თერმული დეგრადაციის პიკი უფრო მცირეა და ორივე პიკს აქვს გარკვეული ცვლა. ჩანს, რომ კომპოზიციური მემბრანების უმეტესობა აჩვენებს მხოლოდ დამახასიათებელ ერთ პიკს, რომელიც შეესაბამება გარკვეულ კომპონენტს, და ისინი ოფსეტურია სუფთა კომპონენტის მემბრანასთან შედარებით, რაც მიუთითებს, რომ არსებობს გარკვეული განსხვავება HPMC და HPS კომპონენტებს შორის. თავსებადობის ხარისხი. კომპოზიტური მემბრანის თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა უფრო მაღალი იყო, ვიდრე სუფთა HPS-ის, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ს შეუძლია გარკვეულწილად გააუმჯობესოს HPS მემბრანის თერმული სტაბილურობა.

3.3.5 საკვები კომპოზიტური ფირის მექანიკური თვისებების ანალიზი

სხვადასხვა შეფარდების მქონე HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების დაჭიმვის თვისებები გაზომილი იყო მექანიკური თვისებების ანალიზატორით 25 °C ტემპერატურაზე, ფარდობითი ტენიანობა 57% და 75%. სურათი 3-5 გვიჩვენებს ელასტიურობის მოდულს (a), დრეკადობას გატეხვისას (b) და დაჭიმვის სიძლიერე (c) HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების სხვადასხვა შეფარდებით სხვადასხვა ფარდობითი ტენიანობის პირობებში. ნახატიდან ჩანს, რომ როდესაც ფარდობითი ტენიანობა არის 57%, სუფთა HPS ფირის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე ყველაზე დიდია, ხოლო სუფთა HPMC ყველაზე პატარა. HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, კომპოზიციური ფილმების ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიმტკიცე განუწყვეტლივ იზრდებოდა. სუფთა HPMC მემბრანის გატეხვისას დრეკადობა გაცილებით დიდია, ვიდრე სუფთა HPS მემბრანისა და ორივე უფრო დიდია ვიდრე კომპოზიციური მემბრანის.

როდესაც ფარდობითი ტენიანობა უფრო მაღალი იყო (75%) 57% ფარდობით ტენიანობასთან შედარებით, ყველა ნიმუშის დრეკადობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე შემცირდა, ხოლო დრეკადობა შესვენებისას მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ წყალს, როგორც გენერალიზებულ პლასტიზატორს, შეუძლია განზავდეს HPMC და HPS მატრიცა, შეამციროს ძალა პოლიმერულ ჯაჭვებს შორის და გააუმჯობესოს პოლიმერული სეგმენტების მობილურობა. მაღალი ფარდობითი ტენიანობის დროს, სუფთა HPMC ფირების ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე უფრო მაღალი იყო, ვიდრე სუფთა HPS ფირის, მაგრამ დრეკადობა შესვენებისას უფრო დაბალი იყო, რაც სრულიად განსხვავებული იყო დაბალი ტენიანობის შედეგებისგან. აღსანიშნავია, რომ კომპოზიტური ფილმების მექანიკური თვისებების ცვალებადობა კომპონენტების თანაფარდობით მაღალ ტენიანობაზე 75% სრულიად საპირისპიროა დაბალი ტენიანობის დროს შედარებით 57% ფარდობით ტენიანობის შემთხვევაში. მაღალი ტენიანობის პირობებში, ფილმის ტენიანობა იზრდება და წყალს არა მხოლოდ აქვს გარკვეული პლასტიფიკაციის ეფექტი პოლიმერულ მატრიცაზე, არამედ ხელს უწყობს სახამებლის რეკრისტალიზაციას. HPMC-თან შედარებით, HPS-ს აქვს უფრო ძლიერი მიდრეკილება რეკრისტალიზაციისკენ, ამიტომ ფარდობითი ტენიანობის ეფექტი HPS-ზე ბევრად მეტია, ვიდრე HPMC-ის.

ნახ. 3-5 HPS/HPMC ფირის დაჭიმვის თვისებები სხვადასხვა HPS/HPMC თანაფარდობით, დაბალანსებული სხვადასხვა ფარდობითი თავმდაბლობის (RH) პირობებში. *: სხვადასხვა რიცხვითი ასოები მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა RH-ით, რომლებიც გამოიყენება სრულ დისერტაციაში

3.3.6 საკვები კომპოზიტური ფილმების ჟანგბადის გამტარიანობის ანალიზი

საკვები კომპოზიტური ფილმი გამოიყენება როგორც საკვების შესაფუთი მასალა, რათა გაახანგრძლივოს საკვების შენახვის ვადა და მისი ჟანგბადის ბარიერის მოქმედება ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია. აქედან გამომდინარე, საკვები ფილმების ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარე HPMC/HPS-ის სხვადასხვა თანაფარდობით გაზომილი იყო 23 °C ტემპერატურაზე და შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 3-6. ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობა მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე სუფთა HPMC მემბრანის, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS მემბრანას აქვს უკეთესი ჟანგბადის ბარიერი თვისებები, ვიდრე HPMC მემბრანა. დაბალი სიბლანტისა და ამორფული რეგიონების არსებობის გამო, HPMC ადვილად აყალიბებს ფილმში შედარებით ფხვიერი დაბალი სიმკვრივის ქსელის სტრუქტურას; HPS-თან შედარებით მას აქვს უფრო მაღალი მიდრეკილება რეკრისტალიზაციისკენ და ადვილია მკვრივი სტრუქტურის ფორმირება ფილმში. ბევრმა კვლევამ აჩვენა, რომ სახამებლის ფილმებს აქვთ კარგი ჟანგბადის ბარიერის თვისებები სხვა პოლიმერებთან შედარებით [139, 301, 335, 336].

ნახ. 3-6 HPS/HPMC ნაზავი ფილმების ჟანგბადის გამტარიანობა

HPS-ის დამატებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს HPMC მემბრანების ჟანგბადის გამტარიანობა, ხოლო კომპოზიტური მემბრანების ჟანგბადის გამტარიანობა მკვეთრად მცირდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად. ჟანგბად-გაუმტარი HPS-ის დამატებამ შეიძლება გაზარდოს ჟანგბადის არხის დრეკადობა კომპოზიციურ მემბრანაში, რაც თავის მხრივ იწვევს ჟანგბადის შეღწევადობის სიჩქარის შემცირებას და საბოლოოდ ჟანგბადის გამტარიანობის შემცირებას. მსგავსი შედეგები მოხსენებულია სხვა ადგილობრივი სახამებლის შესახებ [139,301].

3.4 ამ თავის შეჯამება

ამ თავში, HPMC-ისა და HPS-ის, როგორც ძირითადი ნედლეულის გამოყენებით და პოლიეთილენ გლიკოლის, როგორც პლასტიზატორის დამატებით, მომზადდა HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფირები სხვადასხვა შეფარდებით ჩამოსხმის მეთოდით. კომპონენტების თანდაყოლილი თვისებებისა და შეერთების თანაფარდობის გავლენა კომპოზიციური მემბრანის მიკროსკოპულ მორფოლოგიაზე შესწავლილი იქნა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით; კომპოზიტური მემბრანის მექანიკური თვისებები შეისწავლა მექანიკური თვისებების ტესტერმა. კომპონენტების თანდაყოლილი თვისებებისა და შეერთების თანაფარდობის გავლენა ჟანგბადის ბარიერის თვისებებზე და კომპოზიტური ფირის სინათლის გამტარობაზე შესწავლილი იყო ჟანგბადის გამტარიანობის ტესტერით და UV-vis სპექტროფოტომეტრით. გამოყენებული იქნა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია, თერმოგრავიმეტრიული ანალიზი და დინამიური თერმული ანალიზი. მექანიკური ანალიზი და სხვა ანალიტიკური მეთოდები გამოყენებული იქნა ცივი-ცხელი გელის ნაერთების სისტემის თავსებადობისა და ფაზური გამოყოფის შესასწავლად. ძირითადი დასკვნები შემდეგია:

1. სუფთა HPMC-თან შედარებით, სუფთა HPS უფრო ადვილია ერთგვაროვანი და გლუვი მიკროსკოპული ზედაპირის მორფოლოგიის ფორმირება. ეს ძირითადად განპირობებულია სახამებლის მაკრომოლეკულების (ამილოზის მოლეკულები და ამილოპექტინის მოლეკულები) უკეთესი მოლეკულური გადანაწილებით სახამებლის წყალხსნარში გაგრილების პროცესში.
2. ნაერთები მაღალი HPMC შემცველობით უფრო მეტად ქმნიან ერთგვაროვან მემბრანულ სტრუქტურებს. ეს ძირითადად ეფუძნება HPMC-ისა და HPS-ის გელის თვისებებს. ფირის წარმოქმნის ტემპერატურაზე HPMC და HPS აჩვენებენ შესაბამისად დაბალი სიბლანტის ხსნარის მდგომარეობას და მაღალი სიბლანტის გელის მდგომარეობას. მაღალი სიბლანტის დისპერსიული ფაზა დისპერსიულია დაბალი სიბლანტის უწყვეტ ფაზაში. , უფრო ადვილია ერთგვაროვანი სისტემის ჩამოყალიბება.
3. ფარდობითი ტენიანობა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს HPMC/HPS კომპოზიტური ფილმების მექანიკურ თვისებებზე და მისი ეფექტის ხარისხი იზრდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად. დაბალ ფარდობით ტენიანობაზე, კომპოზიტური ფენების ელასტიურობის მოდულიც და დაჭიმვის სიძლიერე გაიზარდა HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად და კომპოზიციური ფენების გატეხვისას დრეკადობა მნიშვნელოვნად დაბალი იყო, ვიდრე სუფთა კომპონენტის ფირები. ფარდობითი ტენიანობის მატებასთან ერთად შემცირდა კომპოზიტური ფირის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე, ხოლო გატეხვისას დრეკადობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა და კომპოზიციური ფილმის მექანიკურ თვისებებსა და შეერთების თანაფარდობას შორის აჩვენა სრულიად საპირისპირო ცვლილების ნიმუში სხვადასხვა პირობებში. ფარდობითი ტენიანობა. კომპოზიციური მემბრანების მექანიკური თვისებები სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით აჩვენებს კვეთას სხვადასხვა ფარდობითი ტენიანობის პირობებში, რაც იძლევა პროდუქტის მუშაობის ოპტიმიზაციის შესაძლებლობას სხვადასხვა განაცხადის მოთხოვნების შესაბამისად.
4. HPS-ის დამატებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა კომპოზიტური მემბრანის ჟანგბადის ბარიერის თვისებები. კომპოზიტური მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობა მკვეთრად შემცირდა HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად.
5. HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემაში არის გარკვეული თავსებადობა ორ კომპონენტს შორის. აშკარა ორფაზიანი ინტერფეისი არ იქნა ნაპოვნი ყველა კომპოზიტური ფირის SEM სურათებში, კომპოზიციური ფილმების უმეტესობას ჰქონდა მხოლოდ ერთი მინის გარდამავალი წერტილი DMA-ს შედეგებში და მხოლოდ ერთი თერმული დეგრადაციის პიკი გამოჩნდა კომპოზიციის უმეტესობის DTG მრუდებში. ფილმები. ეს აჩვენებს, რომ არსებობს გარკვეული აღწერილობა HPMC-სა და HPS-ს შორის.

ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ HPS-ისა და HPMC-ის შეერთებამ შეიძლება არა მხოლოდ შეამციროს HPMC საკვები ფირის წარმოების ღირებულება, არამედ გააუმჯობესოს მისი შესრულება. საკვები კომპოზიტური ფირის მექანიკური თვისებები, ჟანგბადის ბარიერის თვისებები და ოპტიკური თვისებები შეიძლება მიღწეული იყოს ორი კომპონენტის შეერთების თანაფარდობის და გარე გარემოს ფარდობითი ტენიანობის რეგულირებით.

თავი 4 კავშირი HPMC/HPS რთული სისტემის მიკრომორფოლოგიასა და მექანიკურ თვისებებს შორის

მეტალის შენადნობის შერევის დროს შერევის მაღალ ენტროპიასთან შედარებით, პოლიმერული შერევის დროს შერევის ენტროპია ჩვეულებრივ ძალიან მცირეა და შერევის დროს შერევის სითბო ჩვეულებრივ დადებითია, რაც იწვევს პოლიმერული შეერთების პროცესებს. გიბსის თავისუფალი ენერგიის ცვლილება დადებითია (���>), შესაბამისად, პოლიმერული ფორმულირებები, როგორც წესი, ქმნიან ფაზად გამოყოფილი ორფაზიან სისტემებს და სრულად თავსებადი პოლიმერული ფორმულირებები ძალზე იშვიათია [242].

შერევით ნაერთების სისტემებს, როგორც წესი, შეუძლიათ მიაღწიონ მოლეკულური დონის შერევას თერმოდინამიკაში და შექმნან ერთგვაროვანი ნაერთები, ამიტომ პოლიმერული ნაერთების სისტემების უმეტესობა შეურევია. თუმცა, პოლიმერული ნაერთების ბევრ სისტემას შეუძლია მიაღწიოს თავსებად მდგომარეობას გარკვეულ პირობებში და გახდეს გარკვეული თავსებადობის მქონე რთული სისტემები [257].

მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა პოლიმერული კომპოზიტური სისტემების მექანიკური თვისებები, დიდწილად დამოკიდებულია მათი კომპონენტების ურთიერთქმედებასა და ფაზურ მორფოლოგიაზე, განსაკუთრებით კომპონენტებს შორის თავსებადობაზე და უწყვეტი და დისპერსიული ფაზების შემადგენლობაზე [301]. აქედან გამომდინარე, დიდი მნიშვნელობა აქვს კომპოზიტური სისტემის მიკროსკოპული მორფოლოგიისა და მაკროსკოპული თვისებების შესწავლას და მათ შორის კავშირის დადგენას, რაც დიდი მნიშვნელობა აქვს კომპოზიტური მასალების თვისებების კონტროლის კომპოზიტური სისტემის ფაზური სტრუქტურისა და თავსებადობის კონტროლით.

კომპლექსური სისტემის მორფოლოგიისა და ფაზური დიაგრამის შესწავლის პროცესში ძალზე მნიშვნელოვანია სხვადასხვა კომპონენტის გამოსაყოფად შესაბამისი საშუალებების შერჩევა. თუმცა, HPMC-სა და HPS-ს შორის განსხვავება საკმაოდ რთულია, რადგან ორივეს აქვს კარგი გამჭვირვალობა და მსგავსი რეფრაქციული ინდექსი, ამიტომ ძნელია ორი კომპონენტის გარჩევა ოპტიკური მიკროსკოპით; გარდა ამისა, რადგან ორივე არის ორგანული ნახშირბადზე დაფუძნებული მასალა, ამიტომ ორივეს აქვს ენერგიის მსგავსი შთანთქმა, ამიტომ სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპისთვის ასევე რთულია კომპონენტების წყვილის ზუსტად გარჩევა. ფურიეს ტრანსფორმაციის ინფრაწითელ სპექტროსკოპიას შეუძლია ასახოს ცვლილებები ცილა-სახამებლის კომპლექსური სისტემის მორფოლოგიასა და ფაზურ დიაგრამაში პოლისაქარიდის ზოლის ფართობის თანაფარდობით 1180-953 სმ-1 და ამიდური ზოლის 1750-1483 სმ-1-ზე [52, 337], მაგრამ ეს ტექნიკა ძალიან რთულია და, როგორც წესი, მოითხოვს სინქროტრონის გამოსხივების ფურიეს ტრანსფორმაციის ტექნიკას HPMC/HPS ჰიბრიდული სისტემებისთვის საკმარისი კონტრასტის შესაქმნელად. ასევე არსებობს კომპონენტების ამ განცალკევების მიღწევის ტექნიკა, როგორიცაა გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია და მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვა, მაგრამ ეს ტექნიკა ჩვეულებრივ რთულია [338]. ამ საკითხში გამოყენებულია მარტივი იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის მეთოდი, და პრინციპი, რომ ამილოზის სპირალური სტრუქტურის ბოლო ჯგუფს შეუძლია რეაგირება იოდთან და შექმნას ინკლუზიური კომპლექსები, გამოიყენება HPMC/HPS ნაერთის სისტემის შესაღებად იოდის შეღებვის გზით. რომ HPS კომპონენტები გამოირჩეოდა HPMC კომპონენტებისგან მათი განსხვავებული ფერებით სინათლის მიკროსკოპის ქვეშ. მაშასადამე, იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის მეთოდი არის მარტივი და ეფექტური კვლევის მეთოდი სახამებლის დაფუძნებული რთული სისტემების მორფოლოგიისა და ფაზური დიაგრამისთვის.

ამ თავში შესწავლილი იქნა HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მიკროსკოპული მორფოლოგია, ფაზური განაწილება, ფაზური გადასვლა და სხვა მიკროსტრუქტურები იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის საშუალებით; და მექანიკური თვისებები და სხვა მაკროსკოპული თვისებები; და სხვადასხვა ხსნარის კონცენტრაციისა და შეერთების კოეფიციენტების მიკროსკოპული მორფოლოგიისა და მაკროსკოპული თვისებების კორელაციური ანალიზის მეშვეობით დადგინდა კავშირი HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის, HPMC/HPS-ის კონტროლის მიზნით. მიეცით საფუძველი კომპოზიტური მასალების თვისებებს.

4.1 მასალები და აღჭურვილობა

4.1.1 ძირითადი ექსპერიმენტული მასალები

4.2 ექსპერიმენტული მეთოდი

4.2.1 HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის მომზადება

მოამზადეთ HPMC ხსნარი და HPS ხსნარი 3%, 5%, 7% და 9% კონცენტრაციით, მომზადების მეთოდისთვის იხილეთ 2.2.1. შეურიეთ HPMC ხსნარი და HPS ხსნარი 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 სხვადასხვა თანაფარდობა შერეული იყო 250 rmp/წთ სიჩქარით 21 °C-ზე 30 წუთის განმავლობაში და მიიღეს შერეული ხსნარები სხვადასხვა კონცენტრაციით და განსხვავებული შეფარდებით.

4.2.2 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანის მომზადება

იხილეთ 3.2.1.

4.2.3 HPMC/HPS კომპოზიტური კაფსულების მომზადება

იხილეთ მეთოდით მომზადებული ხსნარი 2.2.1-ში, გამოიყენეთ უჟანგავი ფოლადის ყალიბი ჩაძირვისთვის და გააშრეთ 37 °C-ზე. ამოიღეთ გამხმარი კაფსულები, ამოიღეთ ზედმეტი და ერთად მოათავსეთ წყვილი.

4.2.4 HPMC/HPS კომპოზიტური ფირის ოპტიკური მიკროსკოპი

4.2.4.1 ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის პრინციპები

ოპტიკური მიკროსკოპი იყენებს ამოზნექილი ლინზებით გამოსახულების გადიდების ოპტიკურ პრინციპს და იყენებს ორ კონვერგირებულ ლინზას, რათა გააფართოვოს ახლომდებარე პაწაწინა ნივთიერებების გახსნის კუთხე თვალებამდე და გაზარდოს იმ პაწაწინა ნივთიერების ზომა, რომელიც ადამიანის თვალით შეუძლებელია. სანამ ნივთიერების ზომა ადამიანის თვალით არ შეინიშნება.

4.2.4.2 ტესტის მეთოდი

HPMC/HPS ნაერთის ხსნარი სხვადასხვა კონცენტრაციითა და შეერთების თანაფარდობით ამოიღეს 21 °C-ზე, დააგდეს შუშის სლაიდზე, გადაყარეს თხელ ფენად და გააშრეს იმავე ტემპერატურაზე. ფილმები შეიღება 1% იოდის ხსნარით (1 გ იოდი და 10 გ კალიუმის იოდიდი მოთავსდა 100 მლ მოცულობით კოლბაში და იხსნება ეთანოლში), მოთავსებული იყო სინათლის მიკროსკოპის ველში დაკვირვებისთვის და გადაღებულია.

4.2.5 HPMC/HPS კომპოზიტური ფირის სინათლის გამტარობა

4.2.5.1 UV-vis სპექტროფოტომეტრიის ანალიზის პრინციპი

იგივე 3.2.3.1.

4.2.5.1 ტესტის მეთოდი

იხილეთ 3.2.3.2.

4.2.6 HPMC/HPS კომპოზიტური ფირების დაჭიმვის თვისებები

4.2.6.1 დაჭიმვის თვისებების ანალიზის პრინციპი

იგივე 3.2.3.1.

4.2.6.1 ტესტის მეთოდი

ნიმუშები შემოწმდა 73% ტენიანობის დაბალანსების შემდეგ 48 საათის განმავლობაში. ტესტის მეთოდისთვის იხილეთ 3.2.3.2.

4.3 შედეგები და დისკუსია

4.3.1 პროდუქტის გამჭვირვალობის დაკვირვება

სურათი 4-1 გვიჩვენებს საკვებ ფილმებს და კაფსულებს, რომლებიც მომზადებულია HPMC-ისა და HPS-ის შერევით 70:30 შეერთების თანაფარდობით. როგორც ნახატიდან ჩანს, პროდუქტებს აქვთ კარგი გამჭვირვალობა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ს და HPS-ს აქვთ მსგავსი რეფრაქციული მაჩვენებლები და ერთგვაროვანი ნაერთის მიღება შესაძლებელია ამ ორის შეერთების შემდეგ.

4.3.2 HPMC/HPS კომპლექსების ოპტიკური მიკროსკოპის სურათები შეღებვამდე და შეღებვის შემდეგ

სურათი 4-2 გვიჩვენებს ტიპურ მორფოლოგიას HPMC/HPS კომპლექსების შეღებვამდე და შეღებვის შემდეგ სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით, რომლებიც დაფიქსირდა ოპტიკური მიკროსკოპის ქვეშ. როგორც ნახატიდან ჩანს, ძნელია განასხვავოთ HPMC ფაზა და HPS ფაზა შეუღებავ ფიგურაში; შეღებილი სუფთა HPMC და სუფთა HPS აჩვენებენ საკუთარ უნიკალურ ფერებს, რაც განპირობებულია იმით, რომ HPS-ისა და იოდის რეაქცია იოდით შეღებვის გზით მისი ფერი უფრო მუქი ხდება. ამრიგად, HPMC/HPS ნაერთების სისტემაში ორი ფაზა უბრალოდ და მკაფიოდ გამოირჩევა, რაც კიდევ უფრო ადასტურებს, რომ HPMC და HPS არ არის შერეული და ვერ წარმოქმნიან ერთგვაროვან ნაერთს. როგორც ნახატიდან ჩანს, HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, ფიგურაში ბნელი ზონის (HPS ფაზა) ფართობი იზრდება ისე, როგორც მოსალოდნელია, რაც ადასტურებს, რომ ამ პროცესის დროს ხდება ორფაზიანი გადაწყობა. როდესაც HPMC-ის შემცველობა 40%-ზე მაღალია, HPMC წარმოადგენს უწყვეტი ფაზის მდგომარეობას და HPS დისპერსიულია HPMC-ის უწყვეტ ფაზაში, როგორც დისპერსიული ფაზა. ამის საპირისპიროდ, როდესაც HPMC-ის შემცველობა 40%-ზე დაბალია, HPS წარმოადგენს უწყვეტი ფაზის მდგომარეობას და HPMC დისპერსიულია HPS-ის უწყვეტ ფაზაში, როგორც დისპერსიული ფაზა. მაშასადამე, 5% HPMC/HPS ნაერთის ხსნარში, HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, პირიქით მოხდა, როდესაც ნაერთის თანაფარდობა იყო HPMC/HPS 40:60. უწყვეტი ფაზა იცვლება საწყისი HPMC ფაზიდან შემდგომ HPS ფაზამდე. ფაზის ფორმის დაკვირვებით, ჩანს, რომ HPMC ფაზა HPS მატრიცაში დისპერსიის შემდეგ სფერულია, ხოლო HPMC მატრიცაში HPS ფაზის დისპერსიული ფორმა უფრო არარეგულარულია.

უფრო მეტიც, ღია ფერის ფართობის (HPMC) და მუქი ფერის ფართობის (HPS) თანაფარდობის გამოთვლით HPMC/HPS კომპლექსში შეღებვის შემდეგ (მეზოფაზის სიტუაციის გათვალისწინების გარეშე), აღმოჩნდა, რომ ფართობი HPMC (ღია ფერი)/HPS (მუქი ფერი) ფიგურაში თანაფარდობა ყოველთვის მეტია HPMC/HPS ნაერთის რეალურ თანაფარდობაზე. მაგალითად, HPMC/HPS ნაერთის შეღებვის დიაგრამაში ნაერთის თანაფარდობით 50:50, HPS-ის ფართობი ინტერფაზურ ზონაში არ არის გამოთვლილი და სინათლის/ბნელი არეების თანაფარდობა არის 71/29. ეს შედეგი ადასტურებს მეზოფაზების დიდი რაოდენობით არსებობას HPMC/HPS კომპოზიტურ სისტემაში.

ცნობილია, რომ სრულად თავსებადი პოლიმერული შეერთების სისტემები საკმაოდ იშვიათია, რადგან პოლიმერული შეერთების პროცესის დროს, შეერთების სითბო ჩვეულებრივ დადებითია და შეერთების ენტროპია, როგორც წესი, ოდნავ იცვლება, რის შედეგადაც თავისუფალი ენერგია შედგენის დროს იცვლება დადებით მნიშვნელობამდე. თუმცა, HPMC/HPS ნაერთების სისტემაში HPMC და HPS მაინც ჰპირდებიან თავსებადობის უფრო დიდ ხარისხს, რადგან HPMC და HPS ორივე ჰიდროფილური პოლისაქარიდებია, აქვთ იგივე სტრუქტურული ერთეული - გლუკოზა და იგივე ფუნქციური ჯგუფი შეცვლილია. ჰიდროქსიპროპილი. მრავალჯერადი მეზოფაზის ფენომენი HPMC/HPS ნაერთების სისტემაში ასევე მიუთითებს, რომ ნაერთში HPMC და HPS-ს აქვთ გარკვეული თავსებადობა და მსგავსი ფენომენი ხდება სახამებლის-პოლივინილის სპირტის შერევის სისტემაში პლასტიზატორის დამატებით. ასევე გამოჩნდა [339].

4.3.3 კავშირი მიკროსკოპულ მორფოლოგიასა და ნაერთის სისტემის მაკროსკოპულ თვისებებს შორის

დეტალურად იქნა შესწავლილი HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მორფოლოგიას, ფაზური გამოყოფის ფენომენს, გამჭვირვალობასა და მექანიკურ თვისებებს შორის კავშირი. სურათი 4-3 გვიჩვენებს HPS-ის შემცველობის გავლენას მაკროსკოპულ თვისებებზე, როგორიცაა HPMC/HPS რთული სისტემის გამჭვირვალობა და დაჭიმვის მოდული. ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPMC-ის გამჭვირვალობა უფრო მაღალია, ვიდრე სუფთა HPS-ის, ძირითადად იმიტომ, რომ სახამებლის რეკრისტალიზაცია ამცირებს HPS-ის გამჭვირვალობას, ხოლო სახამებლის ჰიდროქსიპროპილის მოდიფიკაცია ასევე მნიშვნელოვანი მიზეზია გამჭვირვალობის შემცირებისთვის. HPS [340, 341]. ნახაზიდან ჩანს, რომ HPMC/HPS რთული სისტემის გადაცემას ექნება მინიმალური მნიშვნელობა HPS-ის შემცველობის სხვაობით. რთული სისტემის გამტარობა, HPS-ის შემცველობის 70%-ზე ქვემოთ დიაპაზონში იზრდებაit მცირდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად; როდესაც HPS-ის შემცველობა აღემატება 70%-ს, ის იზრდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად. ეს ფენომენი ნიშნავს, რომ HPMC/HPS ნაერთის სისტემა შეუთავსებელია, რადგან სისტემის ფაზური გამოყოფის ფენომენი იწვევს სინათლის გადაცემის შემცირებას. პირიქით, რთული სისტემის იანგის მოდულიც ჩნდებოდა მინიმალურ წერტილში სხვადასხვა პროპორციებით, ხოლო იანგის მოდული განაგრძობდა კლებას HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად და მიაღწია ყველაზე დაბალ წერტილს, როდესაც HPS-ის შემცველობა იყო 60%. მოდული აგრძელებდა ზრდას და მოდული ოდნავ გაიზარდა. HPMC/HPS რთული სისტემის იანგის მოდული აჩვენებდა მინიმალურ მნიშვნელობას, რაც ასევე მიუთითებდა, რომ ნაერთი სისტემა იყო შეურევი სისტემა. HPMC/HPS რთული სისტემის სინათლის გადაცემის ყველაზე დაბალი წერტილი შეესაბამება HPMC უწყვეტი ფაზის დისპერსიულ ფაზაში გადასვლის ფაზურ წერტილს და იანგის მოდულის მნიშვნელობის ყველაზე დაბალ წერტილს სურათზე 4-2.

4.3.4 ხსნარის კონცენტრაციის გავლენა ნაერთის სისტემის მიკროსკოპულ მორფოლოგიაზე

სურათი 4-4 გვიჩვენებს ხსნარის კონცენტრაციის გავლენას HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მორფოლოგიასა და ფაზურ გადასვლაზე. როგორც ნახატიდან ჩანს, 3% HPMC/HPS ნაერთი სისტემის დაბალი კონცენტრაცია, HPMC/HPS ნაერთების თანაფარდობაში არის 40:60, შეინიშნება თანამუდმივი სტრუქტურის გამოჩენა; ხოლო 7%-იანი ხსნარის მაღალ კონცენტრაციაში, ეს თანამუდმივი სტრუქტურა შეიმჩნევა ფიგურაში შეერთების თანაფარდობით 50:50. ეს შედეგი გვიჩვენებს, რომ HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ფაზის გარდამავალ წერტილს აქვს გარკვეული დამოკიდებულება კონცენტრაციაზე და ფაზური გადასვლის HPMC/HPS ნაერთის თანაფარდობა იზრდება ნაერთის ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად და HPS მიდრეკილია უწყვეტი ფაზის ფორმირებისთვის. . . გარდა ამისა, HPMC-ის უწყვეტ ფაზაში დაშლილი HPS დომენები აჩვენებდნენ მსგავს ფორმებსა და მორფოლოგიას კონცენტრაციის ცვლილებით; ხოლო HPMC დისპერსიული ფაზები, რომლებიც დისპერსირებულია HPS-ის უწყვეტ ფაზაში, აჩვენებდა განსხვავებულ ფორმას და მორფოლოგიას სხვადასხვა კონცენტრაციაზე. და ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, HPMC-ის დისპერსიული არე უფრო და უფრო არარეგულარული ხდებოდა. ამ ფენომენის მთავარი მიზეზი ის არის, რომ HPS ხსნარის სიბლანტე გაცილებით მაღალია ვიდრე HPMC ხსნარის ოთახის ტემპერატურაზე და HPMC ფაზის ტენდენცია სფერული მდგომარეობის ჩამოყალიბებისკენ თრგუნავს ზედაპირული დაძაბულობის გამო.

4.3.5 ხსნარის კონცენტრაციის გავლენა ნაერთის სისტემის მექანიკურ თვისებებზე

4-4-ის მორფოლოგიების შესაბამისად, ნახ. 4-5 გვიჩვენებს სხვადასხვა კონცენტრაციის ხსნარებში წარმოქმნილი კომპოზიციური ფენების დაჭიმვის თვისებებს. ნახატიდან ჩანს, რომ იანგის მოდული და გახანგრძლივება HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის რღვევისას მცირდება ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, რაც შეესაბამება HPMC-ის თანდათანობით ტრანსფორმაციას უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში სურათზე 4. -4. მიკროსკოპული მორფოლოგია თანმიმდევრულია. ვინაიდან HPMC ჰომოპოლიმერის იანგის მოდული უფრო მაღალია, ვიდრე HPS-ის, პროგნოზირებულია, რომ იანგის HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მოდული გაუმჯობესდება, როდესაც HPMC არის უწყვეტი ფაზა.

4.4 ამ თავის შეჯამება

ამ თავში მომზადდა HPMC/HPS ნაერთების ხსნარები და საკვები კომპოზიტური ფილმები სხვადასხვა კონცენტრაციითა და შეერთების კოეფიციენტებით და HPMC/HPS ნაერთების სისტემის მიკროსკოპული მორფოლოგია და ფაზური გადასვლა დაფიქსირდა იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზით სახამებლის ფაზების გასარჩევად. HPMC/HPS-ის საკვები კომპოზიტური ფირის სინათლის გამტარიანობა და მექანიკური თვისებები შესწავლილი იყო UV-vis სპექტროფოტომეტრით და მექანიკური თვისებების ტესტერით და შესწავლილი იყო სხვადასხვა კონცენტრაციისა და შეერთების კოეფიციენტების გავლენა შეერთების სისტემის ოპტიკურ თვისებებზე და მექანიკურ თვისებებზე. კავშირი HPMC/HPS ნაერთის სისტემის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის დამყარდა კომპოზიციური სისტემის მიკროსტრუქტურის კომბინაციით, როგორიცაა მიკროსტრუქტურა, ფაზური გადასვლა და ფაზის გამოყოფა, და მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა ოპტიკური თვისებები და მექანიკური თვისებები. ძირითადი დასკვნები შემდეგია:

1. ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის მეთოდი სახამებლის ფაზების იოდის შეღებვით გამოსაყოფად არის ყველაზე მარტივი, პირდაპირი და ეფექტური მეთოდი სახამებლის ნაერთების სისტემების მორფოლოგიისა და ფაზური გადასვლის შესასწავლად. იოდით შეღებვისას სახამებლის ფაზა უფრო და უფრო მუქდება სინათლის მიკროსკოპის ქვეშ, ხოლო HPMC არ არის შეღებილი და, შესაბამისად, უფრო ღია ფერისაა.
2. HPMC/HPS ნაერთის სისტემა არ არის შერეული და ნაერთ სისტემაში არის ფაზის გარდამავალი წერტილი და ამ ფაზის გარდამავალ წერტილს აქვს გარკვეული ნაერთების თანაფარდობის დამოკიდებულება და ხსნარის კონცენტრაციის დამოკიდებულება.
3. HPMC/HPS ნაერთის სისტემას აქვს კარგი თავსებადობა და ნაერთის სისტემაში წარმოდგენილია მეზოფაზის დიდი რაოდენობა. შუალედურ ფაზაში უწყვეტი ფაზა ნაწილაკების მდგომარეობაში დისპერსიულ ფაზაში იშლება.
4. HPS-ის დისპერსიულმა ფაზამ HPMC მატრიცაში აჩვენა მსგავსი სფერული ფორმა სხვადასხვა კონცენტრაციებში; HPMC აჩვენებდა არარეგულარულ მორფოლოგიას HPS მატრიცაში, ხოლო მორფოლოგიის არარეგულარულობა იზრდებოდა კონცენტრაციის მატებასთან ერთად.
5. დადგინდა კავშირი HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურას, ფაზურ გადასვლას, გამჭვირვალობასა და მექანიკურ თვისებებს შორის. ა. რთული სისტემის გამჭვირვალობის ყველაზე დაბალი წერტილი შეესაბამება HPMC-ის ფაზის გადასვლის წერტილს უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში და დაჭიმვის მოდულის შემცირების მინიმალურ წერტილს. ბ. იანგის მოდული და დრეკადობა შესვენებისას მცირდება ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, რაც მიზეზობრივად დაკავშირებულია HPMC-ის მორფოლოგიურ ცვლილებასთან უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში ნაერთის სისტემაში.

შეჯამებით, HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მაკროსკოპული თვისებები მჭიდროდ არის დაკავშირებული მის მიკროსკოპულ მორფოლოგიურ სტრუქტურასთან, ფაზურ გადასვლასთან, ფაზურ განცალკევებასთან და სხვა მოვლენებთან, ხოლო კომპოზიტების თვისებები შეიძლება დარეგულირდეს კომპოზიტის ფაზური სტრუქტურისა და თავსებადობის კონტროლით. სისტემა.

თავი 5 HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გავლენა HPMC/HPS რთული სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე

ცნობილია, რომ სახამებლის ქიმიურ სტრუქტურაში მცირე ცვლილებებმა შეიძლება გამოიწვიოს დრამატული ცვლილებები მის რეოლოგიურ თვისებებში. ამრიგად, ქიმიური მოდიფიკაცია იძლევა შესაძლებლობას გააუმჯობესოს და გააკონტროლოს სახამებლის შემცველი პროდუქტების რეოლოგიური თვისებები [342]. თავის მხრივ, სახამებლის ქიმიური სტრუქტურის მის რეოლოგიურ თვისებებზე გავლენის დაუფლებას შეუძლია უკეთ გაიგოს სახამებლის შემცველი პროდუქტების სტრუქტურული თვისებები და შექმნას საფუძველი სახამებლის გაუმჯობესებული ფუნქციური თვისებების მქონე მოდიფიცირებული სახამებლის დიზაინისთვის [235]. ჰიდროქსიპროპილის სახამებელი არის პროფესიონალური მოდიფიცირებული სახამებელი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კვების და მედიცინის სფეროში. ის ჩვეულებრივ მზადდება ბუნებრივი სახამებლის ეთერიფიკაციის რეაქციით პროპილენის ოქსიდით ტუტე პირობებში. ჰიდროქსიპროპილი არის ჰიდროფილური ჯგუფი. ამ ჯგუფების შეყვანამ სახამებლის მოლეკულურ ჯაჭვში შეიძლება დაარღვიოს ან შესუსტდეს წყალბადის შიდა ბმები, რომლებიც ინარჩუნებენ სახამებლის გრანულების სტრუქტურას. ამრიგად, ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის ფიზიკოქიმიური თვისებები დაკავშირებულია მის მოლეკულურ ჯაჭვზე ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების ჩანაცვლების ხარისხთან [233, 235, 343, 344].

ბევრმა კვლევამ გამოიკვლია ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე. ჰანმა და სხვებმა. შეისწავლა ჰიდროქსიპროპილის ცვილისებრი სახამებლის და ჰიდროქსიპროპილის სიმინდის სახამებლის ეფექტი კორეული წებოვანი ბრინჯის ნამცხვრების სტრუქტურასა და რეტროგრადაციის მახასიათებლებზე. კვლევამ აჩვენა, რომ ჰიდროქსიპროპილაციას შეუძლია შეამციროს სახამებლის ჟელატინიზაციის ტემპერატურა და გააუმჯობესოს სახამებლის წყლის შეკავების უნარი. შესრულება და მნიშვნელოვნად შეაფერხა სახამებლის დაბერების ფენომენი კორეის წებოვან ბრინჯის ნამცხვრებში [345]. კაური და სხვ. შეისწავლა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ეფექტი სხვადასხვა ჯიშის კარტოფილის სახამებლის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე და დაადგინა, რომ კარტოფილის სახამებლის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხი იცვლებოდა სხვადასხვა ჯიშებში და მისი გავლენა დიდი ნაწილაკების სახამებლის თვისებებზე უფრო მნიშვნელოვანი; ჰიდროქსიპროპილაციის რეაქცია იწვევს სახამებლის გრანულების ზედაპირზე ბევრ ფრაგმენტს და ღარს; ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს შეშუპების თვისებები, წყალში ხსნადობა და სახამებლის ხსნადობა დიმეთილ სულფოქსიდში და გააუმჯობესოს სახამებლის პასტის გამჭვირვალობა [346]. ლოუალი და სხვ. შეისწავლა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ეფექტი ტკბილი კარტოფილის სახამებლის თვისებებზე. კვლევამ აჩვენა, რომ ჰიდროქსიპროპილის მოდიფიკაციის შემდეგ გაუმჯობესდა სახამებლის თავისუფალი შეშუპების უნარი და წყალში ხსნადობა; შეფერხებული იყო ადგილობრივი სახამებლის რეკრისტალიზაცია და რეტროგრადაცია; საჭმლის მონელება გაუმჯობესებულია [347]. შმიცი და სხვ. მოამზადა ჰიდროქსიპროპილ ტაპიოკას სახამებელი და აღმოაჩინა, რომ მას აქვს უფრო მაღალი შეშუპების უნარი და სიბლანტე, დაბალი დაბერების სიჩქარე და მაღალი ყინვა-დათბობის სტაბილურობა [344].

თუმცა, ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის რევოლოგიურ თვისებებზე რამდენიმე კვლევაა ჩატარებული და ჰიდროქსიპროპილის მოდიფიკაციის ეფექტები სახამებელზე დაფუძნებული ნაერთების სისტემების რევოლოგიურ თვისებებზე და გელის თვისებებზე აქამდე იშვიათად იყო მოხსენებული. ჩუნი და სხვ. შეისწავლა დაბალი კონცენტრაციის (5%) ჰიდროქსიპროპილის ბრინჯის სახამებლის ხსნარის რევოლოგია. შედეგებმა აჩვენა, რომ ჰიდროქსიპროპილის მოდიფიკაციის ეფექტი სახამებლის ხსნარის მდგრად და დინამიურ ვიზოელასტიურობაზე დაკავშირებული იყო ჩანაცვლების ხარისხთან და ჰიდროქსიპროპილ პროპილის მცირე რაოდენობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეცვალოს სახამებლის ხსნარების რეოლოგიური თვისებები; სახამებლის ხსნარების სიბლანტის კოეფიციენტი მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ხოლო მისი რეოლოგიური თვისებების ტემპერატურული დამოკიდებულება იზრდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. რაოდენობა მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად [342]. ლი და სხვ. შეისწავლეს ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ეფექტი ტკბილი კარტოფილის სახამებლის ფიზიკურ თვისებებზე და რეოლოგიურ თვისებებზე და შედეგებმა აჩვენა, რომ სახამებლის შეშუპების უნარი და წყალში ხსნადობა იზრდებოდა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად; ენთალპიის მნიშვნელობა მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად; სიბლანტის კოეფიციენტი, რთული სიბლანტე, მოსავლიანობის სტრესი, რთული სიბლანტე და სახამებლის ხსნარის დინამიური მოდული მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის, სითხის ინდექსისა და დაკარგვის ფაქტორის მატებასთან ერთად. ის იზრდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით; სახამებლის წებოს გელის სიძლიერე მცირდება, ყინვა-დათბობის სტაბილურობა იზრდება და სინერეზის ეფექტი მცირდება [235].

ამ თავში შესწავლილი იქნა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე და გელის თვისებებზე. გარდამავალ მდგომარეობას დიდი მნიშვნელობა აქვს სტრუქტურის ფორმირებასა და რეოლოგიურ თვისებებს შორის ურთიერთობის სიღრმისეული გაგებისთვის. გარდა ამისა, წინასწარ იყო განხილული HPMC/HPS საპირისპირო გაგრილების ნაერთის სისტემის გელაციის მექანიზმი, რათა წარმოედგინათ თეორიული ხელმძღვანელობა სხვა მსგავსი საპირისპირო სითბოს გაგრილების გელის სისტემებისთვის.

5.1 მასალები და აღჭურვილობა

5.1.1 ძირითადი ექსპერიმენტული მასალები

5.1.2 ძირითადი ინსტრუმენტები და აღჭურვილობა

5.2 ექსპერიმენტული მეთოდი

5.2.1 ნაერთის ხსნარების მომზადება

მომზადდა 15% HPMC/HPS ნაერთის ხსნარი შეერთების სხვადასხვა თანაფარდობით (100/0, 50/50, 0/100) და HPS სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი ხარისხით (G80, A939, A1081). A1081, A939, HPMC და მათი ნაერთების ხსნარების მომზადების მეთოდები ნაჩვენებია 2.2.1-ში. G80 და მისი ნაერთების ხსნარები HPMC-ით ჟელატინიზირებულია 1500psi და 110°C პირობებში შერევით ავტოკლავში, რადგან G80 ადგილობრივი სახამებელი მაღალი ამილოზაა (80%) და მისი ჟელატინიზაციის ტემპერატურა 100 °C-ზე მაღალია, რაც არ შეიძლება მიღწეულია წყლის აბაზანის ჟელატინიზაციის ორიგინალური მეთოდით [348].

5.2.2 HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების რეოლოგიური თვისებები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

5.2.2.1 რეოლოგიური ანალიზის პრინციპი

იგივე 2.2.2.1

5.2.2.2 ნაკადის რეჟიმის ტესტირების მეთოდი

გამოყენებული იქნა პარალელური ფირფიტის დამჭერი დიამეტრით 60 მმ, ხოლო ფირფიტის მანძილი დაყენებული იყო 1 მმ.

1. არსებობს წინასწარი ათვლის ნაკადის ტესტის მეთოდი და სამსაფეხურიანი თიქსოტროპია. იგივე 2.2.2.2.
2. ნაკადის ტესტის მეთოდი წინასწარ ათვლის და თიქსოტროპული რგოლის თიქსოტროპიის გარეშე. ტესტის ტემპერატურაა 25 °C, a. ცვლა მზარდი სიჩქარით, ათვლის სიჩქარის დიაპაზონი 0-1000 s-1, ცურვის დრო 1 წთ; ბ. მუდმივი ჩეხვა, ცურვის სიხშირე 1000 s-1, ცურვის დრო 1 წთ; გ. შემცირებული სიჩქარის ცვლა, ათვლის სიჩქარის დიაპაზონი არის 1000-0s-1, და კვეთის დრო 1 წთ.

5.2.2.3 რხევის რეჟიმის ტესტირების მეთოდი

გამოყენებული იქნა პარალელური ფირფიტა 60 მმ დიამეტრით, ხოლო ფირფიტის მანძილი დაყენებული იყო 1 მმ.

1. დეფორმაციის ცვლადი გაწმენდა. ტესტის ტემპერატურა 25 °C, სიხშირე 1 Hz, დეფორმაცია 0.01-100%.
2. ტემპერატურის სკანირება. სიხშირე 1 ჰც, დეფორმაცია 0,1 %, ა. გათბობის პროცესი, ტემპერატურა 5-85 °C, გათბობის სიჩქარე 2 °C/წთ; ბ. გაგრილების პროცესი, ტემპერატურა 85-5 °C, გაგრილების სიჩქარე 2 °C/წთ. სინჯის ირგვლივ გამოიყენება სილიკონის ზეთის ბეჭედი ტესტირების დროს ტენიანობის დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად.
3. სიხშირის წმენდა. ვარიაცია 0,1%, სიხშირე 1-100 რად/წმ. ტესტები ჩატარდა 5 °C და 85 °C, შესაბამისად, და დაბალანსებული იქნა ტესტის ტემპერატურაზე ტესტირებამდე 5 წუთის განმავლობაში.

კავშირი შენახვის მოდულს G′ და პოლიმერული ხსნარის დაკარგვის G″ მოდულს შორის და კუთხური სიხშირე ω მიჰყვება სიმძლავრის კანონს:

სადაც n′ და n″ არის log G′-log ω და log G″-log ω ფერდობები, შესაბამისად;

G0′ და G0″ არის log G′-log ω და log G″-log ω, შესაბამისად.

5.2.3 ოპტიკური მიკროსკოპი

5.2.3.1 ინსტრუმენტის პრინციპი

იგივე 4.2.3.1

5.2.3.2 ტესტის მეთოდი

3% 5:5 HPMC/HPS ნაერთის ხსნარი ამოიღეს სხვადასხვა ტემპერატურაზე 25 °C, 45 °C და 85 °C, დააგდეს იმავე ტემპერატურაზე შენახულ მინის სლაიდზე და გადაიღეს თხელ ფილმად. ფენის ხსნარი და გამხმარი იმავე ტემპერატურაზე. ფილმები შეიღება 1% იოდის ხსნარით, მოათავსეს სინათლის მიკროსკოპის ველში დაკვირვებისთვის და გადაიღეს ფოტო.

5.3 შედეგები და დისკუსია

5.3.1 სიბლანტისა და დინების ნიმუშის ანალიზი

5.3.1.1 ნაკადის ტესტის მეთოდი წინასწარი ათვლის და თიქსოტროპული რგოლის თიქსოტროპიის გარეშე

ნაკადის ტესტის მეთოდის გამოყენებით წინასწარი ჭრის გარეშე და თიქსოტროპული რგოლის თიქსოტროპული მეთოდის გამოყენებით, შესწავლილი იქნა HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის სიბლანტე სხვადასხვა ხარისხის ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS. შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 5-1. ნახატიდან ჩანს, რომ ყველა ნიმუშის სიბლანტე გვიჩვენებს კლების ტენდენციას ათვლის სიჩქარის ზრდით ათვლის ძალის გავლენის ქვეშ, რაც აჩვენებს ათვლის გათხელების გარკვეულ ხარისხს. მაღალი კონცენტრაციის პოლიმერული ხსნარების ან დნობის უმეტესობა განიცდის ძლიერ განლაგებას და მოლეკულურ გადაწყობას ათვლის ქვეშ, რითაც ავლენს ფსევდოპლასტიკური სითხის ქცევას [305, 349, 350]. თუმცა, ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით HPS-ის HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების თხრილის გათხელების ხარისხი განსხვავებულია.

ნახ. 5-1 სიბლანტეები HPS/HPMC ხსნარის ათვლის სიჩქარის წინააღმდეგ HPS-ის ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით (წინასწარი ჭრის გარეშე, მყარი და ღრუ სიმბოლოები წარმოადგენენ ზრდის სიჩქარის და კლების სიჩქარის პროცესს, შესაბამისად)

ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS ნიმუშის სიბლანტე და გათხელების ხარისხი უფრო მაღალია, ვიდრე HPMC/HPS ნაერთის ნიმუში, ხოლო HPMC ხსნარის ათვლის ხარისხი ყველაზე დაბალია, ძირითადად, HPS-ის სიბლანტის გამო. დაბალ ტემპერატურაზე მნიშვნელოვნად მაღალია ვიდრე HPMC. გარდა ამისა, HPMC/HPS ნაერთის ხსნარისთვის იგივე ნაერთის თანაფარდობით, სიბლანტე იზრდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით. ეს შეიძლება იყოს იმის გამო, რომ სახამებლის მოლეკულებში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების დამატება არღვევს მოლეკულურ წყალბადურ კავშირებს და ამით იწვევს სახამებლის გრანულების დაშლას. ჰიდროქსიპროპილაციამ საგრძნობლად შეამცირა სახამებლის წვრილი შეთხელების ფენომენი, ხოლო ნატურალური სახამებლის თხრილის გათხელების ფენომენი ყველაზე აშკარა იყო. ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის უწყვეტი მატებასთან ერთად, HPS-ის გათხელების ხარისხი თანდათან მცირდება.

ყველა ნიმუშს აქვს თიქსოტროპული რგოლები ათვლის დაძაბულობის სიჩქარის მრუდზე, რაც მიუთითებს, რომ ყველა ნიმუშს აქვს თიქსოტროპიის გარკვეული ხარისხი. თიქსოტროპული სიძლიერე წარმოდგენილია თიქსოტროპული რგოლის ფართობის ზომით. რაც უფრო თიქსოტროპულია ნიმუში [351]. ნიმუშის ხსნარის ნაკადის ინდექსი n და სიბლანტის კოეფიციენტი K შეიძლება გამოითვალოს Ostwald-de Waele-ის სიმძლავრის კანონით (იხ. განტოლება (2-1)).

ცხრილი 5-1 ნაკადის ქცევის ინდექსი (n) და სითხის თანმიმდევრულობის ინდექსი (K) გაზრდის სიჩქარის და შემცირების სიჩქარის პროცესის დროს და HPS/HPMC ხსნარის თიქსოტროპიული მარყუჟის ფართობი HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით 25 °C-ზე

ცხრილი 5-1 გვიჩვენებს ნაკადის ინდექსი n, სიბლანტის კოეფიციენტი K და თიქსოტროპული რგოლის ფართობი HPMC/HPS ნაერთის ხსნარებით ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS-ის სხვადასხვა ხარისხით ცურვის გაზრდისა და შემცირების პროცესში. ცხრილიდან ჩანს, რომ ყველა ნიმუშის ნაკადის ინდექსი n არის 1-ზე ნაკლები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ყველა ნიმუშის ხსნარი არის ფსევდოპლასტიკური სითხე. HPMC/HPS ნაერთის სისტემისთვის HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების იგივე ხარისხით, ნაკადის ინდექსი n იზრდება HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ის დამატება ნაერთის ხსნარს ავლენს ნიუტონის სითხის უფრო ძლიერ მახასიათებლებს. თუმცა, HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, სიბლანტის კოეფიციენტი K მუდმივად მცირდებოდა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ის დამატება ამცირებს ნაერთის ხსნარის სიბლანტეს, რადგან სიბლანტის კოეფიციენტი K იყო სიბლანტის პროპორციული. სუფთა HPS-ის n მნიშვნელობა და K მნიშვნელობა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით აწევის ათვლის ეტაპზე ორივე შემცირდა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჰიდროქსიპროპილაციის მოდიფიკაციამ შეიძლება გააუმჯობესოს სახამებლის ფსევდოპლასტიურობა და შეამციროს სახამებლის ხსნარების სიბლანტე. პირიქით, n-ის მნიშვნელობა იზრდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად კლებად ათვლის სტადიაზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია აუმჯობესებს ხსნარის ნიუტონის სითხის ქცევას მაღალსიჩქარიანი კვეთის შემდეგ. HPMC/HPS ნაერთის სისტემის n მნიშვნელობაზე და K მნიშვნელობაზე ზეგავლენას ახდენდა როგორც HPS ჰიდროქსიპროპილაცია, ასევე HPMC, რაც მათი კომბინირებული მოქმედების შედეგი იყო. მზარდი ათვლის სტადიასთან შედარებით, ყველა ნიმუშის n მნიშვნელობები კლებადობის კვეთის ეტაპზე გახდა უფრო დიდი, ხოლო K მნიშვნელობები უფრო მცირე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ნაერთის ხსნარის სიბლანტე შემცირდა მაღალი სიჩქარით ჭრის შემდეგ, და გაძლიერდა ნაერთის ხსნარის ნიუტონის სითხის ქცევა. .

თიქსოტროპული რგოლის ფართობი მცირდება HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ის დამატება ამცირებს ნაერთის ხსნარის თიქსოტროპიას და აუმჯობესებს მის სტაბილურობას. HPMC/HPS ნაერთის ხსნარისთვის, შეერთების იგივე თანაფარდობით, თიქსოტროპული რგოლის ფართობი მცირდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია აუმჯობესებს HPS-ის სტაბილურობას.

5.3.1.2 გაპარსვის მეთოდი წინასწარ ჭრის და სამსაფეხურიანი თიქსოტროპული მეთოდით

ათვლის მეთოდი წინასწარ ათვლის მეთოდით გამოიყენებოდა HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის სიბლანტის ცვლილების შესასწავლად ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით HPS ათვლის სიჩქარით. შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 5-2. ნახატიდან ჩანს, რომ HPMC ხსნარი თითქმის არ აჩვენებს ათვლის გათხელებას, ხოლო სხვა ნიმუშები აჩვენებენ ათვლის გათხელებას. ეს ემთხვევა წინასწარი ჩეხვის გარეშე ათვლის მეთოდით მიღებულ შედეგებს. ნახატიდან ასევე ჩანს, რომ დაბალი ათვლის სიჩქარის დროს, მაღალი ჰიდროქსიპროპილით შემცვლელი ნიმუში აჩვენებს პლატოს რეგიონს.

ნახ. 5-2 სიბლანტე HPS/HPMC ხსნარის ათვლის სიჩქარის წინააღმდეგ HPS-ის ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით (წინასწარი ჭრით)

ნულოვანი ათვლის სიბლანტე (h0), ნაკადის ინდექსი (n) და სიბლანტის კოეფიციენტი (K) მიღებული ფიტინგით ნაჩვენებია ცხრილში 5-2. ცხრილიდან ვხედავთ, რომ სუფთა HPS ნიმუშებისთვის ორივე მეთოდით მიღებული n მნიშვნელობები იზრდება ჩანაცვლების ხარისხით, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სახამებლის ხსნარის მყარი ქცევა მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, n მნიშვნელობებმა ყველამ აჩვენა დაღმავალი ტენდენცია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC შეამცირა ხსნარის მყარი მსგავსი ქცევა. ეს აჩვენებს, რომ ორი მეთოდის ხარისხობრივი ანალიზის შედეგები თანმიმდევრულია.

ერთი და იმავე ნიმუშისთვის მიღებული მონაცემების შედარება სხვადასხვა ტესტის მეთოდით, აღმოჩნდა, რომ წინასწარი ჭრის შემდეგ მიღებული n-ის მნიშვნელობა ყოველთვის აღემატება წინასწარ ჭრის მეთოდით მიღებულს, რაც მიუთითებს, რომ შედგენილი სისტემა - ჩეხვის მეთოდი არის მყარი, მსგავსი ქცევა უფრო დაბალია, ვიდრე მეთოდით გაზომილი წინასწარი ჭრის გარეშე. ეს იმის გამო ხდება, რომ ტესტის შედეგად მიღებული საბოლოო შედეგი წინასწარი ათვლის გარეშე რეალურად არის ათვლის სიჩქარისა და ათვლის დროის კომბინირებული მოქმედების შედეგი, ხოლო ტესტის მეთოდი წინასწარ ათვლის დროს პირველ რიგში გამორიცხავს თიქსოტროპულ ეფექტს მაღალი ათვლის გზით გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. დრო. აქედან გამომდინარე, ამ მეთოდს შეუძლია უფრო ზუსტად განსაზღვროს ათვლის შეთხელების ფენომენი და ნაერთის სისტემის ნაკადის მახასიათებლები.

ცხრილიდან ასევე შეგვიძლია დავინახოთ, რომ შეერთების იგივე თანაფარდობისთვის (5:5), შერწყმის სისტემის n მნიშვნელობა უახლოვდება 1-ს, ხოლო წინასწარ მოჭრილი n იზრდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით. ეს გვიჩვენებს, რომ HPMC არის უწყვეტი ფაზა ნაერთების სისტემაში, და HPMC-ს აქვს უფრო ძლიერი ეფექტი სახამებლის ნიმუშებზე ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების დაბალი ხარისხით, რაც შეესაბამება შედეგს, რომ n მნიშვნელობა იზრდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად წინასწარი ჭრის გარეშე. ნაერთი სისტემების K მნიშვნელობები ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით ორ მეთოდში მსგავსია და არ არის განსაკუთრებით აშკარა ტენდენცია, ხოლო ნულოვანი ათვლის სიბლანტე აჩვენებს მკაფიო დაღმავალ ტენდენციას, რადგან ნულოვანი ათვლის სიბლანტე დამოუკიდებელია ათვლისგან. განაკვეთი. შინაგანი სიბლანტე შეიძლება ზუსტად ასახავდეს თავად ნივთიერების თვისებებს.

ნახ. 5-3 HPS/HPMC ნაზავი ხსნარის სამი ინტერვალის თიქსოტროპია HPS-ის ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

სამეტაპიანი თიქსოტროპული მეთოდი გამოიყენებოდა ჰიდროქსიპროპილის სახამებლის ჰიდროქსიპროპილის სხვადასხვა ხარისხის ჩანაცვლების ეფექტის შესასწავლად ნაერთის სისტემის თიქსოტროპულ თვისებებზე. სურათი 5-3 ჩანს, რომ დაბალი ათვლის სტადიაზე ხსნარის სიბლანტე მცირდება HPMC შემცველობის მატებასთან ერთად და მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც შეესაბამება ნულოვანი ათვლის სიბლანტის კანონს.

სტრუქტურული აღდგენის ხარისხი აღდგენის ეტაპზე სხვადასხვა დროის შემდეგ გამოიხატება სიბლანტის აღდგენის სიჩქარით DSR და გამოთვლის მეთოდი ნაჩვენებია 2.3.2-ში. ცხრილიდან 5-2 ჩანს, რომ იმავე აღდგენის დროში, სუფთა HPS-ის DSR მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე სუფთა HPMC-ის, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ HPMC მოლეკულა არის ხისტი ჯაჭვი და მისი რელაქსაციის დრო მოკლეა, და სტრუქტურის აღდგენა შესაძლებელია მოკლე დროში. აღდგენა. მიუხედავად იმისა, რომ HPS არის მოქნილი ჯაჭვი, მისი დასვენების დრო გრძელია და სტრუქტურის აღდგენას დიდი დრო სჭირდება. ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, სუფთა HPS-ის DSR მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია აუმჯობესებს სახამებლის მოლეკულური ჯაჭვის მოქნილობას და ახანგრძლივებს HPS-ის რელაქსაციის დროს. ნაერთის ხსნარის DSR უფრო დაბალია ვიდრე სუფთა HPS და სუფთა HPMC ნიმუშები, მაგრამ HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ნაერთის ნიმუშის DSR იზრდება, რაც მიუთითებს, რომ ნაერთის სისტემის თიქსოტროპია იზრდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების გაზრდა. ის მცირდება რადიკალური ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც შეესაბამება შედეგებს წინასწარი ჭრის გარეშე.

ცხრილი 5-2. HPS-ის ჩანაცვლების ხარისხი 25 °C-ზე

მოკლედ, სტაბილური მდგომარეობის ტესტს წინასწარი ჭრის გარეშე და თიქსოტროპული რგოლის თიქსოტროპიის ტესტს შეუძლია ხარისხობრივად გაანალიზოს ნიმუშები დიდი შესრულების განსხვავებებით, მაგრამ ნაერთებისთვის HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით მცირე შესრულების განსხვავებებით, ხსნარის კვლევის შედეგები ეწინააღმდეგება რეალური შედეგები, რადგან გაზომილი მონაცემები არის ათვლის სიჩქარისა და ათვლის დროის გავლენის ყოვლისმომცველი შედეგები და ვერ ასახავს ერთი ცვლადის გავლენას.

5.3.2 ხაზოვანი ვისკოელასტიური რეგიონი

ცნობილია, რომ ჰიდროგელების შენახვის მოდული G′ განისაზღვრება ეფექტური მოლეკულური ჯაჭვების სიმტკიცე, სიძლიერე და რაოდენობა, ხოლო დანაკარგის მოდული G′′ განისაზღვრება მცირე მოლეკულების და ფუნქციური ჯგუფების მიგრაციით, მოძრაობით და ხახუნით. . იგი განისაზღვრება ხახუნის ენერგიის მოხმარებით, როგორიცაა ვიბრაცია და ბრუნვა. შენახვის მოდულის G′ და დანაკარგის G″ მოდულის გადაკვეთის ნიშანი (ე.ი. tan δ = 1). ხსნარიდან გელზე გადასვლას გელის წერტილი ეწოდება. შენახვის მოდული G′ და დანაკარგის მოდული G″ ხშირად გამოიყენება გელის ქსელის სტრუქტურის გელის ქცევის, ფორმირების სიჩქარისა და სტრუქტურული თვისებების შესასწავლად [352]. მათ ასევე შეუძლიათ ასახონ შიდა სტრუქტურის განვითარება და მოლეკულური სტრუქტურა გელის ქსელის სტრუქტურის ფორმირების დროს. ურთიერთქმედება [353].

ნახაზი 5-4 გვიჩვენებს HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების დაძაბულობის გაწმენდის მრუდებს ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS-ის სხვადასხვა ხარისხით 1 ჰც სიხშირით და დაძაბულობის დიაპაზონი 0.01%-100%. ნახატიდან ჩანს, რომ ქვედა დეფორმაციის არეში (0.01–1%), ყველა ნიმუში, გარდა HPMC არის G′ > G″, რომელიც აჩვენებს გელის მდგომარეობას. HPMC-სთვის G′ არის მთელი ფორმის ცვლადი დიაპაზონი ყოველთვის G-ზე ნაკლებია“, რაც მიუთითებს, რომ HPMC არის ხსნარის მდგომარეობაში. გარდა ამისა, სხვადასხვა ნიმუშების ვიზოელასტიურობის დეფორმაციული დამოკიდებულება განსხვავებულია. G80 ნიმუშისთვის, ვიზოელასტიურობის სიხშირეზე დამოკიდებულება უფრო აშკარაა: როდესაც დეფორმაცია 0.3% -ზე მეტია, ჩანს, რომ G' თანდათან მცირდება, რასაც თან ახლავს G-ის მნიშვნელოვანი ზრდა. ზრდა, ისევე როგორც tan δ-ის მნიშვნელოვანი ზრდა; და იკვეთება, როდესაც დეფორმაციის რაოდენობა არის 1,7%, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ G80-ის გელის ქსელის სტრუქტურა ძლიერ დაზიანებულია მას შემდეგ, რაც დეფორმაციის რაოდენობა 1,7%-ს გადააჭარბებს და ის ხსნარის მდგომარეობაშია.

ნახ. 5-4 შენახვის მოდული (G′) და დაკარგვის მოდული (G″) დაძაბულობის წინააღმდეგ HPS/HPMC-ისთვის ერწყმის HPS-ის ჰიდროიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხს (მყარი და ღრუ სიმბოლოები წარმოდგენილია G′ და G″ შესაბამისად)

ნახ. 5-5 tan δ წინააღმდეგ შტამი HPMC/HPS ნაზავი ხსნარისთვის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS-ის ხაზოვანი ვისკოელასტიური რეგიონი აშკარად ვიწროვდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორც HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხი იზრდება, tan δ მრუდის მნიშვნელოვანი ცვლილებები გამოჩნდება უფრო მაღალი დეფორმაციის დიაპაზონში. კერძოდ, G80-ის ხაზოვანი ვისკოელასტიური რეგიონი ყველაზე ვიწროა ყველა ნიმუშს შორის. ამიტომ, G80-ის წრფივი ვისკოელასტიური რეგიონი გამოიყენება დასადგენად

დეფორმაციის ცვლადის მნიშვნელობის განსაზღვრის კრიტერიუმები ტესტების შემდეგ სერიაში. HPMC/HPS ნაერთების სისტემისთვის შეერთების იგივე თანაფარდობით, წრფივი ვისკოელასტიური რეგიონი ასევე ვიწროვდება HPS-ის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით, მაგრამ ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირების ეფექტი ხაზოვან ვიკოელასტიურ რეგიონზე არც ისე აშკარაა.

5.3.3 ვისკოელასტიური თვისებები გათბობისა და გაგრილების დროს

ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით HPS-ის HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების დინამიური ვისკოელასტიური თვისებები ნაჩვენებია სურათზე 5-6. როგორც ნახატიდან ჩანს, HPMC ავლენს ოთხ ეტაპს გათბობის პროცესის დროს: საწყისი პლატოს რეგიონი, ორი სტრუქტურის ფორმირების ეტაპი და საბოლოო პლატოს რეგიონი. საწყის პლატო ეტაპზე, G' <G″, G' და G″ მნიშვნელობები მცირეა და ტემპერატურის მატებასთან ერთად ოდნავ იკლებს, რაც გვიჩვენებს საერთო სითხის ვისკოელასტიურ ქცევას. HPMC-ის თერმული გელაციას აქვს სტრუქტურის ფორმირების ორი განსხვავებული ეტაპი, რომელიც შემოიფარგლება G′ და G″ კვეთით (ანუ ხსნარი-გელის გადასვლის წერტილი, დაახლოებით 49 °C), რაც შეესაბამება წინა ანგარიშებს. თანმიმდევრული [160, 354]. მაღალ ტემპერატურაზე, ჰიდროფობიური ასოციაციისა და ჰიდროფილური ასოციაციის გამო, HPMC თანდათან აყალიბებს ჯვარედინი ქსელის სტრუქტურას [344, 355, 356]. კუდის პლატო რეგიონში, G′ და G″ მნიშვნელობები მაღალია, რაც მიუთითებს, რომ HPMC გელის ქსელის სტრუქტურა სრულად არის ჩამოყალიბებული.

HPMC-ის ეს ოთხი ეტაპი თანმიმდევრულად ჩნდება საპირისპირო თანმიმდევრობით, როდესაც ტემპერატურა იკლებს. G′-ისა და G″-ის კვეთა გადადის დაბალ ტემპერატურულ რეგიონში დაახლოებით 32 °C გაგრილების ეტაპზე, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს ჰისტერეზით [208] ან ჯაჭვის კონდენსაციის ეფექტით დაბალ ტემპერატურაზე [355]. HPMC-ის მსგავსად, სხვა ნიმუშები გათბობის პროცესში ასევე არის ოთხი ეტაპი და შექცევადი ფენომენი ხდება გაგრილების პროცესში. თუმცა, ნახატიდან ჩანს, რომ G80 და A939 აჩვენებენ გამარტივებულ პროცესს G'-სა და G-ს შორის გადაკვეთის გარეშე“, და G80-ის მრუდი არც კი ჩანს. პლატფორმის ფართობი უკანა მხარეს.

სუფთა HPS-ისთვის, ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების უფრო მაღალმა ხარისხმა შეიძლება შეცვალოს გელის წარმოქმნის საწყისი და საბოლოო ტემპერატურა, განსაკუთრებით საწყისი ტემპერატურა, რომელიც არის 61 °C G80, A939 და A1081 შესაბამისად. , 62 °C და 54 °C. გარდა ამისა, HPMC/HPS ნიმუშებისთვის შეერთების იგივე თანაფარდობით, ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, G′ და G″ მნიშვნელობები ორივე მცირდება, რაც შეესაბამება წინა კვლევების შედეგებს [357, 358]. ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად გელის ტექსტურა რბილი ხდება. ამრიგად, ჰიდროქსიპროპილაცია არღვევს მშობლიური სახამებლის მოწესრიგებულ სტრუქტურას და აუმჯობესებს მის ჰიდროფილურობას [343].

HPMC/HPS ნაერთის ნიმუშებისთვის, ორივე G′ და G″ შემცირდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდით, რაც შეესაბამებოდა სუფთა HPS-ის შედეგებს. უფრო მეტიც, HPMC-ის დამატებით, ჩანაცვლების ხარისხმა მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა G′-ზე, ეფექტი G”-ით ნაკლებად გამოხატული ხდება.

ყველა HPMC/HPS კომპოზიტური ნიმუშების ვიზოელასტიური მრუდები აჩვენებდნენ იგივე ტენდენციას, რაც შეესაბამებოდა HPS-ს დაბალ ტემპერატურაზე და HPMC-ს მაღალ ტემპერატურაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დაბალ ტემპერატურაზე, HPS დომინირებს შედგენილი სისტემის ვისკოელასტიურ თვისებებზე, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე HPMC განსაზღვრავს შედგენილი სისტემის ვიზოელასტიურ თვისებებს. ეს შედეგი ძირითადად მიეკუთვნება HPMC-ს. კერძოდ, HPS არის ცივი გელი, რომელიც გახურებისას გელის მდგომარეობიდან გადადის ხსნარის მდგომარეობაში; პირიქით, HPMC არის ცხელი გელი, რომელიც თანდათან აყალიბებს გელს მზარდი ტემპერატურის ქსელის სტრუქტურით. HPMC/HPS ნაერთის სისტემისთვის, დაბალ ტემპერატურაზე, ნაერთის სისტემის გელის თვისებებს ძირითადად ხელს უწყობს HPS ცივი გელი, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე, თბილ ტემპერატურაზე, HPMC-ის გელაცია დომინირებს ნაერთ სისტემაში.

ნახ. 5-6 შენახვის მოდული (G′), დაკარგვის მოდული (G″) და tan δ წინააღმდეგ ტემპერატურა HPS/HPMC ნაზავი ხსნარისთვის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მოდული, როგორც მოსალოდნელი იყო, არის სუფთა HPMC-სა და სუფთა HPS-ის მოდულებს შორის. უფრო მეტიც, კომპლექსური სისტემა აჩვენებს G′ > G″ მთელ ტემპერატურულ სკანირების დიაპაზონში, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ როგორც HPMC-ს, ასევე HPS-ს შეუძლიათ შექმნან წყალბადთაშორისი ბმები წყლის მოლეკულებთან, შესაბამისად, და ასევე შეუძლიათ შექმნან ინტერმოლეკულური წყალბადის ბმები ერთმანეთთან. გარდა ამისა, დანაკარგის ფაქტორის მრუდზე, ყველა კომპლექსურ სისტემას აქვს tan δ პიკი დაახლოებით 45 °C, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპლექსურ სისტემაში მოხდა უწყვეტი ფაზის გადასვლა. ეს ფაზის გადასვლა განხილული იქნება შემდეგ 5.3.6-ში. განაგრძეთ დისკუსია.

5.3.4 ტემპერატურის გავლენა ნაერთის სიბლანტეზე

ტემპერატურის გავლენის გაგება მასალების რეოლოგიურ თვისებებზე მნიშვნელოვანია ტემპერატურის ფართო დიაპაზონის გამო, რომელიც შეიძლება მოხდეს დამუშავებისა და შენახვის დროს [359, 360]. 5 °C – 85 °C დიაპაზონში ტემპერატურის ეფექტი HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების კომპლექსურ სიბლანტეზე სხვადასხვა ხარისხის ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS ნაჩვენებია სურათზე 5-7. 5-7(ა) სურათიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS-ის რთული სიბლანტე მნიშვნელოვნად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად; სუფთა HPMC-ის სიბლანტე ოდნავ მცირდება საწყისიდან 45 °C-მდე ტემპერატურის მატებასთან ერთად. გაუმჯობესება.

ყველა ნაერთის ნიმუშის სიბლანტის მრუდები აჩვენებდნენ ტემპერატურის მსგავს ტენდენციებს, ჯერ მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, შემდეგ კი იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. გარდა ამისა, შედგენილი ნიმუშების სიბლანტე უფრო ახლოს არის HPS-თან დაბალ ტემპერატურაზე და უფრო ახლოს არის HPMC-სთან მაღალ ტემპერატურაზე. ეს შედეგი ასევე დაკავშირებულია როგორც HPMC-ის, ასევე HPS-ის თავისებურ გელაციის ქცევასთან. შედგენილი ნიმუშის სიბლანტის მრუდი აჩვენებდა სწრაფ გადასვლას 45 °C ტემპერატურაზე, სავარაუდოდ HPMC/HPS შედგენილ სისტემაში ფაზური გადასვლის გამო. თუმცა, აღსანიშნავია, რომ G80/HPMC 5:5 ნაერთის ნიმუშის სიბლანტე მაღალ ტემპერატურაზე უფრო მაღალია, ვიდრე სუფთა HPMC-ის, რაც ძირითადად განპირობებულია G80-ის მაღალი შინაგანი სიბლანტით მაღალ ტემპერატურაზე [361]. შეერთების იგივე თანაფარდობის პირობებში, შეერთების სისტემის ნაერთის სიბლანტე მცირდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. ამრიგად, ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების სახამებლის მოლეკულებში შეყვანამ შეიძლება გამოიწვიოს სახამებლის მოლეკულებში წყალბადის შიდა ბმების გაწყვეტა.

ნახ. 5-7 რთული სიბლანტე და ტემპერატურა HPS/HPMC-ისთვის ერწყმის HPS-ის ჰიდროიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხს

ტემპერატურის ეფექტი HPMC/HPS ნაერთის სისტემის კომპლექსურ სიბლანტეზე შეესაბამება არენიუსის ურთიერთობას გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში, ხოლო კომპლექსურ სიბლანტეს აქვს ექსპონენციალური კავშირი ტემპერატურასთან. არენიუსის განტოლება ასეთია:

მათ შორის, η* არის რთული სიბლანტე, Pa s;

A არის მუდმივი, Pa s;

T არის აბსოლუტური ტემპერატურა, K;

R არის გაზის მუდმივი, 8,3144 J·mol–1·K–1;

E არის აქტივაციის ენერგია, J·mol–1.

დაყენებული ფორმულის მიხედვით (5-3), ნაერთის სისტემის სიბლანტე-ტემპერატურული მრუდი შეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად tan δ პიკის მიხედვით 45 °C-ზე; ნაერთის სისტემა 5 °C – 45 °C და 45 °C – 85 ° აქტივაციის ენერგიის E და მუდმივი A მნიშვნელობები, რომლებიც მიღებულია C დიაპაზონში მორგებით, ნაჩვენებია ცხრილში 5-3. აქტივაციის ენერგიის E გამოთვლილი მნიშვნელობებია −174 kJ·mol−1 და 124 kJ·mol−1, ხოლო A მუდმივის მნიშვნელობები 6,24×10−11 Pa·s და 1,99×1028 Pa·s შორის. მორგების დიაპაზონში, დაყენებული კორელაციის კოეფიციენტები უფრო მაღალი იყო (R2 = 0,9071 –0,9892) გარდა G80/HPMC ნიმუშისა. G80/HPMC ნიმუშს აქვს უფრო დაბალი კორელაციის კოეფიციენტი (R2= 0,4435) ტემპერატურულ დიაპაზონში 45 °C – 85 °C, რაც შეიძლება განპირობებული იყოს G80-ის არსებითად მაღალი სიმტკიცე და მისი უფრო სწრაფი წონა სხვა HPS კრისტალიზაციის სიჩქარესთან შედარებით [ 362]. G80-ის ეს თვისება ზრდის არაერთგვაროვანი ნაერთების წარმოქმნას HPMC-თან შეერთებისას.

ტემპერატურის დიაპაზონში 5 °C - 45 °C, HPMC/HPS კომპოზიტური ნიმუშის E მნიშვნელობა ოდნავ დაბალია, ვიდრე სუფთა HPS-ისა, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს HPS-სა და HPMC-ს შორის ურთიერთქმედებით. შეამცირეთ სიბლანტის ტემპერატურაზე დამოკიდებულება. სუფთა HPMC-ის E მნიშვნელობა უფრო მაღალია, ვიდრე სხვა ნიმუშების. სახამებლის შემცველი ყველა ნიმუშისთვის აქტივაციის ენერგია იყო დაბალი დადებითი მნიშვნელობები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ დაბალ ტემპერატურაზე სიბლანტის დაქვეითება ტემპერატურასთან შედარებით ნაკლებად იყო გამოხატული და ფორმულირებები აჩვენებდნენ სახამებლის მსგავს ტექსტურას.

ცხრილი 5-3 არენიუსის განტოლების პარამეტრები (E: აქტივაციის ენერგია; A: მუდმივი; R 2: განსაზღვრის კოეფიციენტი) განტოლებიდან (1) HPS/HPMC-სთვის შერწყმულია HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციის სხვადასხვა ხარისხით.

თუმცა, უფრო მაღალი ტემპერატურის დიაპაზონში 45 °C - 85 °C, E მნიშვნელობა ხარისხობრივად შეიცვალა სუფთა HPS და HPMC/HPS კომპოზიტურ ნიმუშებს შორის და სუფთა HPS-ების E მნიშვნელობა იყო 45.6 kJ·mol−1 – დიაპაზონში. 124 kJ·mol−1, კომპლექსების E მნიშვნელობები არის -3,77 kJ·mol−1– -72,2 kJ·mol−1 დიაპაზონში. ეს ცვლილება აჩვენებს HPMC-ის ძლიერ გავლენას რთული სისტემის აქტივაციის ენერგიაზე, რადგან სუფთა HPMC-ის E მნიშვნელობა არის -174 kJ mol−1. სუფთა HPMC-ისა და შედგენილი სისტემის E მნიშვნელობები უარყოფითია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მაღალ ტემპერატურაზე სიბლანტე იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და ნაერთი ავლენს HPMC-ის მსგავსი ქცევის ტექსტურას.

HPMC-ისა და HPS-ის ზემოქმედება HPMC/HPS ნაერთის სისტემების კომპლექსურ სიბლანტეზე მაღალ ტემპერატურაზე და დაბალ ტემპერატურაზე შეესაბამება განხილულ ვისკოელასტიურ თვისებებს.

5.3.5 დინამიური მექანიკური თვისებები

ნახაზები 5-8 გვიჩვენებს სიხშირის გადაღების მრუდები 5 °C-ზე HPMC/HPS ნაერთის ხსნარებში HPS-ის სხვადასხვა ხარისხით ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებით. ნახატიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS ავლენს ტიპურ მყარი მსგავს ქცევას (G′ > G″), ხოლო HPMC არის თხევადი ქცევა (G′ <G″). ყველა HPMC/HPS ფორმულირება გამოავლინა მყარი მსგავსი ქცევა. ნიმუშების უმეტესობისთვის, G′ და G″ იზრდება სიხშირის ზრდასთან ერთად, რაც მიუთითებს, რომ მასალის მყარი ქცევა ძლიერია.

სუფთა HPMC-ები ავლენენ მკაფიო სიხშირეზე დამოკიდებულებას, რაც ძნელი შესამჩნევია სუფთა HPS-ის ნიმუშებში. როგორც მოსალოდნელი იყო, HPMC/HPS კომპლექსური სისტემა ავლენდა სიხშირეზე დამოკიდებულების გარკვეულ ხარისხს. ყველა HPS-ის შემცველი ნიმუშისთვის n′ ყოველთვის დაბალია ვიდრე n″, და G″ ავლენს უფრო ძლიერ დამოკიდებულებას სიხშირეზე, ვიდრე G′, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ეს ნიმუშები უფრო ელასტიურია, ვიდრე ბლანტი [352, 359, 363]. ამრიგად, შედგენილი ნიმუშების ეფექტურობა ძირითადად განისაზღვრება HPS-ით, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ HPMC წარმოადგენს დაბალ ტემპერატურაზე ხსნარის უფრო დაბალი სიბლანტის მდგომარეობას.

ცხრილი 5-4 n′, n″, G0′ და G0″ HPS/HPMC-სთვის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით 5 °C-ზე, როგორც განსაზღვრულია მსგავსებიდან. (5-1) და (5-2)

ნახ. 5-8 შენახვის მოდული (G′) და დაკარგვის მოდული (G″) სიხშირის წინააღმდეგ HPS/HPMC-ისთვის ერწყმის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების ხარისხს 5 °C-ზე

სუფთა HPMC-ები ავლენენ მკაფიო სიხშირეზე დამოკიდებულებას, რაც ძნელი შესამჩნევია სუფთა HPS-ის ნიმუშებში. როგორც მოსალოდნელი იყო HPMC/HPS კომპლექსისთვის, ლიგანდის სისტემა ავლენდა სიხშირეზე დამოკიდებულების გარკვეულ ხარისხს. ყველა HPS-ის შემცველი ნიმუშისთვის n′ ყოველთვის დაბალია ვიდრე n″, და G″ ავლენს უფრო ძლიერ დამოკიდებულებას სიხშირეზე, ვიდრე G′, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ეს ნიმუშები უფრო ელასტიურია, ვიდრე ბლანტი [352, 359, 363]. ამრიგად, შედგენილი ნიმუშების ეფექტურობა ძირითადად განისაზღვრება HPS-ით, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ HPMC წარმოადგენს დაბალ ტემპერატურაზე ხსნარის უფრო დაბალი სიბლანტის მდგომარეობას.

ნახაზები 5-9 გვიჩვენებს HPS-ის HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების სიხშირის დაცლის მრუდები ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით 85°C-ზე. როგორც ნახატიდან ჩანს, ყველა სხვა HPS ნიმუშმა A1081-ის გარდა აჩვენა ტიპიური მყარი ქცევა. A1081-ისთვის, G' და G"-ის მნიშვნელობები ძალიან ახლოს არის, ხოლო G' ოდნავ მცირეა ვიდრე G", რაც მიუთითებს იმაზე, რომ A1081 იქცევა როგორც სითხე.

ეს შეიძლება იყოს იმის გამო, რომ A1081 არის ცივი გელი და გადის გელ-ხსნარში გადასვლას მაღალ ტემპერატურაზე. მეორეს მხრივ, იგივე შეერთების თანაფარდობის მქონე ნიმუშებისთვის, n′, n″, G0′ და G0″ მნიშვნელობები (ცხრილი 5-5) ყველა შემცირდა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია ამცირებს მყარი სახამებლის ქცევა მაღალ ტემპერატურაზე (85°C). კერძოდ, G80-ის n′ და n″ ახლოს არის 0-თან, რაც აჩვენებს მყარი მყარი მსგავს ქცევას; ამის საპირისპიროდ, A1081-ის n′ და n″ მნიშვნელობები ახლოს არის 1-თან, რაც აჩვენებს ძლიერი სითხის ქცევას. ეს n' და n" მნიშვნელობები შეესაბამება G' და G' მონაცემებს. გარდა ამისა, როგორც ჩანს ნახაზებიდან 5-9, ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხი მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს HPS-ის სიხშირეზე დამოკიდებულებას მაღალ ტემპერატურაზე.

ნახ. 5-9 შენახვის მოდული (G′) და დაკარგვის მოდული (G″) სიხშირის წინააღმდეგ HPS/HPMC-ისთვის ერწყმის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლების ხარისხს 85 °C-ზე

ნახატები 5-9 გვიჩვენებს, რომ HPMC ავლენს ტიპურ მყარი ქცევას (G′ > G″) 85°C ტემპერატურაზე, რაც ძირითადად მიეკუთვნება მის თერმოგელის თვისებებს. გარდა ამისა, HPMC-ის G′ და G″ იცვლება სიხშირის მიხედვით. ზრდა დიდად არ შეცვლილა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მას არ აქვს მკაფიო სიხშირეზე დამოკიდებულება.

HPMC/HPS რთული სისტემისთვის, n′ და n″ მნიშვნელობები ორივე ახლოს არის 0-თან და G0′ მნიშვნელოვნად მაღალია ვიდრე G0 (ცხრილი″ 5-5), რაც ადასტურებს მის მყარ მსგავს ქცევას. მეორეს მხრივ, უფრო მაღალმა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებამ შეიძლება გადაიტანოს HPS მყარი მსგავსიდან თხევადი ქცევისკენ, ფენომენი, რომელიც არ ხდება შერეულ ხსნარებში. გარდა ამისა, HPMC-ით დამატებული რთული სისტემისთვის, სიხშირის მატებასთან ერთად, G' და G” შედარებით სტაბილური დარჩა, ხოლო n' და n” მნიშვნელობები ახლოს იყო HPMC-თან. ყველა ეს შედეგი ვარაუდობს, რომ HPMC დომინირებს შერეული სისტემის ვიზოელასტიურობას მაღალ ტემპერატურაზე 85°C.

ცხრილი 5-5 n′, n″, G0′ და G0″ HPS/HPMC-სთვის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროპროპილის ჩანაცვლებით 85 °C-ზე, როგორც განსაზღვრულია მსგავსებიდან. (5-1) და (5-2)

5.3.6 HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მორფოლოგია

HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ფაზური გადასვლა შესწავლილი იქნა იოდით შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპით. HPMC/HPS ნაერთის სისტემა ნაერთის თანაფარდობით 5:5 გამოსცადეს 25 °C, 45 °C და 85 °C ტემპერატურაზე. ქვემოთ მოყვანილი შეღებილი სინათლის მიკროსკოპის სურათები ნაჩვენებია სურათებში 5-10. ნახატიდან ჩანს, რომ იოდით შეღებვის შემდეგ, HPS ფაზა შეღებილია უფრო მუქ ფერში, ხოლო HPMC ფაზა გვიჩვენებს უფრო ღია ფერს, რადგან მისი შეღებვა შეუძლებელია იოდით. ამრიგად, HPMC/HPS-ის ორი ფაზა შეიძლება მკაფიოდ გამოიყოს. მაღალ ტემპერატურაზე ბნელი რეგიონების ფართობი (HPS ფაზა) იზრდება და ნათელი რეგიონების ფართობი (HPMC ფაზა) მცირდება. კერძოდ, 25 °C ტემპერატურაზე HPMC (ნათელი ფერი) არის უწყვეტი ფაზა HPMC/HPS კომპოზიტურ სისტემაში, ხოლო მცირე სფერული HPS ფაზა (მუქი ფერი) დისპერსიულია HPMC უწყვეტ ფაზაში. ამის საპირისპიროდ, 85 °C ტემპერატურაზე, HPMC გახდა ძალიან მცირე და არარეგულარული ფორმის დისპერსიული ფაზა, რომელიც დაშლილია HPS უწყვეტ ფაზაში.

სურ. 5-8 შეღებილი 1:1 HPMC/HPS ნარევების მორფოლოგია 25 °C, 45 °C და 85 °C

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, HPMC/HPS ნაერთ სისტემაში უნდა არსებობდეს უწყვეტი ფაზის ფაზური მორფოლოგიის გადასვლის წერტილი HPMC-დან HPS-ზე. თეორიულად, ეს უნდა მოხდეს, როდესაც HPMC და HPS-ის სიბლანტე ერთნაირი ან ძალიან მსგავსია. როგორც ჩანს 45 °C მიკროგრაფებიდან 5-10 სურათებზე, ტიპიური „ზღვის კუნძულის“ ფაზის დიაგრამა არ ჩანს, მაგრამ შეინიშნება თანამუდმივი ფაზა. ეს დაკვირვება ასევე ადასტურებს იმ ფაქტს, რომ უწყვეტი ფაზის ფაზური გადასვლა შეიძლება მომხდარიყო tan δ პიკზე 5.3.3-ში განხილული დისიპაციის ფაქტორი-ტემპერატურული მრუდში.

ნახატიდან ასევე ჩანს, რომ დაბალ ტემპერატურაზე (25 °C), მუქი HPS დისპერსიული ფაზის ზოგიერთ ნაწილს აქვს ნათელი ფერის გარკვეული ხარისხი, რაც შეიძლება იყოს იმის გამო, რომ HPMC ფაზის ნაწილი არსებობს HPS ფაზაში. დისპერსიული ფაზის ფორმა. შუა. დამთხვევა, მაღალ ტემპერატურაზე (85 °C), ზოგიერთი პატარა მუქი ნაწილაკი ნაწილდება ნათელი ფერის HPMC დისპერსიულ ფაზაში და ეს პატარა მუქი ნაწილაკები არის უწყვეტი ფაზა HPS. ეს დაკვირვებები ვარაუდობს, რომ მეზოფაზის გარკვეული ხარისხი არსებობს HPMC-HPS ნაერთ სისტემაში, რაც ასევე მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ს აქვს გარკვეული თავსებადობა HPS-თან.

5.3.7 HPMC/HPS რთული სისტემის ფაზური გადასვლის სქემატური დიაგრამა

პოლიმერული ხსნარების და კომპოზიტური გელის წერტილების კლასიკურ რეოლოგიურ ქცევაზე დაყრდნობით [216, 232] და ნაშრომში განხილულ კომპლექსებთან შედარების საფუძველზე, შემოთავაზებულია HPMC/HPS კომპლექსების სტრუქტურული ტრანსფორმაციის პრინციპული მოდელი ტემპერატურასთან, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5-11.

სურ. 5-11 HPMC-ის სოლ-გელის გადასვლის სქემატური სტრუქტურები (a); HPS (ბ); და HPMC/HPS (c)

HPMC-ის გელის ქცევა და მასთან დაკავშირებული ხსნარ-გელის გადასვლის მექანიზმი ბევრი იყო შესწავლილი [159, 160, 207, 208]. ერთ-ერთი ფართოდ მიღებული არის ის, რომ HPMC ჯაჭვები არსებობს ხსნარში აგრეგირებული ჩალიჩების სახით. ეს კლასტერები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ზოგიერთი შეუცვლელი ან ნაკლებად ხსნადი ცელულოზის სტრუქტურების შეფუთვით და დაკავშირებულია მჭიდროდ ჩანაცვლებულ რეგიონებთან მეთილის ჯგუფებისა და ჰიდროქსილის ჯგუფების ჰიდროფობიური აგრეგაციის გზით. დაბალ ტემპერატურაზე, წყლის მოლეკულები ქმნიან გალიის მსგავს სტრუქტურებს მეთილის ჰიდროფობიური ჯგუფების გარეთ და წყლის გარსის სტრუქტურებს ჰიდროფილური ჯგუფების გარეთ, როგორიცაა ჰიდროქსილის ჯგუფები, რაც ხელს უშლის HPMC-ს დაბალ ტემპერატურაზე წყალბადის კავშირების წარმოქმნას. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, HPMC შთანთქავს ენერგიას და წყლის გალიისა და წყლის გარსის სტრუქტურები იშლება, რაც ხსნარ-გელის გადასვლის კინეტიკაა. წყლის გალიისა და წყლის ჭურვის რღვევა მეთილის და ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფებს ავლენს წყალში, რის შედეგადაც ხდება თავისუფალი მოცულობის მნიშვნელოვანი ზრდა. უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ჰიდროფობიური ჯგუფების ჰიდროფობიური ასოციაციისა და ჰიდროფილური ჯგუფების ჰიდროფილური ასოციაციის გამო, საბოლოოდ იქმნება გელის სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5-11(a).

სახამებლის ჟელატინიზაციის შემდეგ, ამილოზა იხსნება სახამებლის გრანულებიდან და ქმნის ღრუ ერთ სპირალურ სტრუქტურას, რომელიც განუწყვეტლივ იჭრება და საბოლოოდ წარმოადგენს შემთხვევითი ხვეულების მდგომარეობას. ეს ერთი სპირალური სტრუქტურა ქმნის ჰიდროფობიურ ღრუს შიგნით და ჰიდროფილურ ზედაპირს გარედან. სახამებლის ეს მკვრივი სტრუქტურა მას უკეთესი სტაბილურობით ანიჭებს [230-232]. მაშასადამე, HPS არსებობს ცვლადი შემთხვევითი ხვეულების სახით რამდენიმე გაჭიმული ხვეული სეგმენტებით წყალხსნარში მაღალ ტემპერატურაზე. ტემპერატურის კლებასთან ერთად წყალბადის ბმები HPS-სა და წყლის მოლეკულებს შორის იშლება და შეკრული წყალი იკარგება. საბოლოოდ, სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა იქმნება მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის წყალბადის ბმების წარმოქმნის გამო და წარმოიქმნება გელი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5-11(ბ).

ჩვეულებრივ, როდესაც ძალიან განსხვავებული სიბლანტის მქონე ორი კომპონენტი შერეულია, მაღალი სიბლანტის კომპონენტი მიდრეკილია დისპერსიული ფაზის შესაქმნელად და იშლება დაბალი სიბლანტის კომპონენტის უწყვეტ ფაზაში. დაბალ ტემპერატურაზე, HPMC-ის სიბლანტე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე HPS-ის. ამრიგად, HPMC ქმნის უწყვეტ ფაზას მაღალი სიბლანტის HPS გელის ფაზის გარშემო. ორი ფაზის კიდეებზე, HPMC ჯაჭვებზე ჰიდროქსილის ჯგუფები კარგავენ შეკრული წყლის ნაწილს და ქმნიან მოლეკულურ წყალბადურ კავშირებს HPS მოლეკულურ ჯაჭვებთან. გათბობის პროცესის დროს HPS-ის მოლეკულური ჯაჭვები მოძრაობდა საკმარისი ენერგიის შთანთქმის გამო და წარმოქმნიდა წყალბადის ობლიგაციებს წყლის მოლეკულებთან, რის შედეგადაც ირღვევა გელის სტრუქტურა. ამავდროულად, HPMC-ის ჯაჭვზე წყლის გალიის სტრუქტურა და წყლის გარსის სტრუქტურა განადგურდა და თანდათანობით გასკდა ჰიდროფილური ჯგუფებისა და ჰიდროფობიური მტევნის გამოსავლენად. მაღალ ტემპერატურაზე, HPMC აყალიბებს გელის ქსელის სტრუქტურას ინტერმოლეკულური წყალბადის ბმებისა და ჰიდროფობიური კავშირის გამო, და ამგვარად ხდება მაღალი სიბლანტის დისპერსიული ფაზა, რომელიც დისპერსიულია შემთხვევითი ხვეულების HPS უწყვეტ ფაზაში, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5-11(c). ამიტომ, HPS და HPMC დომინირებენ კომპოზიტური გელების რეოლოგიურ თვისებებზე, გელის თვისებებზე და ფაზურ მორფოლოგიაზე დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად.

ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა სახამებლის მოლეკულებში არღვევს მის შიდა მოწესრიგებულ წყალბადის ბმის სტრუქტურას, ასე რომ, ჟელატინიზებული ამილოზის მოლეკულები შეშუპებულ და დაჭიმულ მდგომარეობაშია, რაც ზრდის მოლეკულების ეფექტურ ჰიდრატაციის მოცულობას და აფერხებს სახამებლის მოლეკულების შემთხვევითობისკენ მიდრეკილებას. წყალხსნარში [362]. ამიტომ, ჰიდროქსიპროპილის მოცულობითი და ჰიდროფილური თვისებები ართულებს ამილოზის მოლეკულური ჯაჭვების რეკომბინაციას და ჯვარედინი კავშირების რეგიონების წარმოქმნას [233]. ამიტომ, ტემპერატურის კლებასთან შედარებით, ბუნებრივ სახამებელთან შედარებით, HPS მიდრეკილია შექმნას უფრო ფხვიერი და რბილი გელის ქსელის სტრუქტურა.

ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, HPS ხსნარში არის უფრო დაჭიმული ხვეული ფრაგმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან მეტი მოლეკულური წყალბადის ბმები HPMC მოლეკულურ ჯაჭვთან ორი ფაზის საზღვარზე, რითაც ქმნიან უფრო ერთგვაროვან სტრუქტურას. გარდა ამისა, ჰიდროქსიპროპილაცია ამცირებს სახამებლის სიბლანტეს, რაც ამცირებს სიბლანტის განსხვავებას HPMC-სა და HPS-ს შორის ფორმულირებაში. ამრიგად, HPMC/HPS კომპლექსურ სისტემაში ფაზის გარდამავალი წერტილი გადადის დაბალ ტემპერატურაზე HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით. ეს შეიძლება დადასტურდეს 5.3.4-ში აღდგენილი ნიმუშების ტემპერატურასთან სიბლანტის მკვეთრი ცვლილებით.

5.4 თავის შეჯამება

ამ თავში მომზადდა HPMC/HPS ნაერთების ხსნარები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით და HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე და გელის თვისებებზე გამოკვლეული იყო რიომეტრით. HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის კომპოზიტური სისტემის ფაზური განაწილება შესწავლილი იყო იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზით. ძირითადი დასკვნები შემდეგია:

1. ოთახის ტემპერატურაზე, HPMC/HPS ნაერთის ხსნარის სიბლანტე და გათხელება შემცირდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდით. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულაში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის შეყვანა ანადგურებს მის წყალბადის ბმის შიდამოლეკულურ სტრუქტურას და აუმჯობესებს სახამებლის ჰიდროფილურობას.
2. ოთახის ტემპერატურაზე HPMC/HPS ნაერთის ხსნარების ნულოვანი ათვლის სიბლანტე h0, დინების ინდექსი n და სიბლანტის კოეფიციენტი K გავლენას ახდენს როგორც HPMC, ასევე ჰიდროქსიპროპილაციით. HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად მცირდება ნულოვანი ათვლის სიბლანტე h0, იზრდება დინების ინდექსი n და მცირდება სიბლანტის კოეფიციენტი K; სუფთა HPS-ის ნულოვანი ათვლის სიბლანტე h0, ნაკადის ინდექსი n და სიბლანტის კოეფიციენტი K იზრდება ჰიდროქსილთან ერთად პროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად ის მცირდება; მაგრამ რთული სისტემისთვის ნულოვანი ათვლის სიბლანტე h0 მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ხოლო დინების ინდექსი n და სიბლანტის მუდმივი K იზრდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად.
3. თრევის მეთოდს წინასწარი თხრილით და სამეტაპიანი თიქსოტროპიით უფრო ზუსტად შეუძლია ასახოს ნაერთის ხსნარის სიბლანტე, დინების თვისებები და თიქსოტროპია.
4. HPMC/HPS ნაერთის სისტემის წრფივი ვისკოელასტიური რეგიონი ვიწროვდება HPS-ის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით.
5. ამ ცივი-ცხელი გელის ნაერთების სისტემაში, HPMC და HPS-ს შეუძლიათ შექმნან უწყვეტი ფაზები დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად. ამ ფაზის სტრუქტურის ცვლილებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს რთული გელის კომპლექსურ სიბლანტეზე, ვისკოელასტიურ თვისებებზე, სიხშირეზე დამოკიდებულებაზე და გელის თვისებებზე.
6. როგორც დისპერსიული ფაზები, HPMC-ს და HPS-ს შეუძლიათ განსაზღვრონ HPMC/HPS ნაერთის სისტემების რეოლოგიური თვისებები და გელის თვისებები მაღალ და დაბალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად. HPMC/HPS კომპოზიტური ნიმუშების ვისკოელასტიური მრუდები შეესაბამებოდა HPS-ს დაბალ ტემპერატურაზე და HPMC-ს მაღალ ტემპერატურაზე.
7. სახამებლის სტრუქტურის ქიმიური მოდიფიკაციის განსხვავებული ხარისხი ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენდა გელის თვისებებზე. შედეგები აჩვენებს, რომ რთული სიბლანტე, შენახვის მოდული და დაკარგვის მოდული მცირდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით. ამიტომ, ადგილობრივი სახამებლის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება დაარღვიოს მისი მოწესრიგებული სტრუქტურა და გაზარდოს სახამებლის ჰიდროფილურობა, რაც გამოიწვევს რბილი გელის ტექსტურას.
8. ჰიდროქსიპროპილაციას შეუძლია შეამციროს სახამებლის ხსნარების მყარი ქცევა დაბალ ტემპერატურაზე და სითხის მსგავსი ქცევა მაღალ ტემპერატურაზე. დაბალ ტემპერატურაზე, n′ და n″ მნიშვნელობები გაიზარდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდით; მაღალ ტემპერატურაზე n′ და n″ მნიშვნელობები უფრო მცირე გახდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდით.
9. დადგინდა კავშირი HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურას, რეოლოგიურ თვისებებსა და გელის თვისებებს შორის. კომპოზიციური სისტემის სიბლანტის მრუდის მკვეთრი ცვლილებაც და დაკარგვის ფაქტორის მრუდის tan δ პიკი ჩნდება 45 °C-ზე, რაც შეესაბამება მიკროგრაფში დაფიქსირებულ ერთობლივი ფაზის ფენომენს (45 °C-ზე).

მოკლედ, HPMC/HPS ცივი-ცხელი გელის კომპოზიტური სისტემა ავლენს სპეციალურ ტემპერატურაზე კონტროლირებად ფაზურ მორფოლოგიას და თვისებებს. სახამებლისა და ცელულოზის სხვადასხვა ქიმიური მოდიფიკაციების მეშვეობით HPMC/HPS ცივი და ცხელი გელის ნაერთების სისტემა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ღირებულების ჭკვიანი მასალების შესაქმნელად და გამოყენებისთვის.

თავი 6 HPS ჩანაცვლების ხარისხის ეფექტი HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების თვისებებზე და სისტემურ თავსებადობაზე

მე-5 თავიდან ჩანს, რომ ნაერთების სისტემაში კომპონენტების ქიმიური სტრუქტურის ცვლილება განაპირობებს განსხვავებას ნაერთის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებში, გელის თვისებებში და სხვა დამუშავების თვისებებში. საერთო შესრულება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს.

ეს თავი ყურადღებას ამახვილებს კომპონენტების ქიმიური სტრუქტურის გავლენას HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებზე. კომპოზიციური სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე მე-5 თავის ზემოქმედებასთან ერთად, დადგენილია HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის რევოლოგიური თვისებები - კავშირი ფირის თვისებებს შორის.

6.1 მასალები და აღჭურვილობა

6.1.1 ძირითადი ექსპერიმენტული მასალები

6.1.2 ძირითადი ინსტრუმენტები და აღჭურვილობა

6.2 ექსპერიმენტული მეთოდი

6.2.1 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების მომზადება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

ნაერთის ხსნარის საერთო კონცენტრაცია არის 8% (w/w), HPMC/HPS ნაერთის თანაფარდობა არის 10:0, 5:5, 0:10, პლასტიზატორი არის 2.4% (w/w) პოლიეთილენ გლიკოლი, საკვები HPMC/HPS-ის კომპოზიტური ფილმი მომზადდა ჩამოსხმის მეთოდით. მომზადების კონკრეტული მეთოდისთვის იხილეთ 3.2.1.

6.2.2 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების მიკროდომენური სტრუქტურა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

6.2.2.1 სინქროტრონის გამოსხივების მცირეკუთხიანი რენტგენის გაფანტვის მიკროსტრუქტურის ანალიზის პრინციპი

მცირე ანგელოზის რენტგენის გაფანტვა (SAXS) ეხება გაფანტვის ფენომენს, რომელიც გამოწვეულია რენტგენის სხივით, რომელიც ასხივებს შესამოწმებელ ნიმუშს რენტგენის სხივთან ახლოს მცირე კუთხით. ნანომასშტაბიანი ელექტრონების სიმკვრივის განსხვავებაზე დაყრდნობით სკატერერსა და მიმდებარე გარემოს შორის, მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვა ჩვეულებრივ გამოიყენება ნანომასშტაბის დიაპაზონში მყარი, კოლოიდური და თხევადი პოლიმერული მასალების შესასწავლად. ფართო კუთხით რენტგენის დიფრაქციულ ტექნოლოგიასთან შედარებით, SAXS-ს შეუძლია მიიღოს სტრუქტურული ინფორმაცია უფრო დიდი მასშტაბით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას პოლიმერული მოლეკულური ჯაჭვების კონფორმაციის, ხანგრძლივი პერიოდის სტრუქტურების და პოლიმერული კომპლექსური სისტემების ფაზური სტრუქტურისა და ფაზური განაწილების გასაანალიზებლად. . სინქროტრონის რენტგენის სინათლის წყარო არის ახალი ტიპის მაღალი ხარისხის სინათლის წყარო, რომელსაც აქვს მაღალი სისუფთავის, მაღალი პოლარიზაციის, ვიწრო პულსის, მაღალი სიკაშკაშის და მაღალი კოლიმაციის უპირატესობები, ასე რომ მას შეუძლია უფრო სწრაფად მიიღოს მასალების ნანომასშტაბიანი სტრუქტურული ინფორმაცია. და ზუსტად. გაზომილი ნივთიერების SAXS სპექტრის ანალიზით შესაძლებელია ხარისხობრივად მივიღოთ ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივის ერთგვაროვნება, ერთფაზიანი ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივის ერთგვაროვნება (პოროდის ან დების თეორემიდან დადებითი გადახრა) და ორფაზიანი ინტერფეისის სიცხადე (უარყოფითი გადახრა პოროდიდან). ან დების თეორემა). ), სკატერერის თვითმსგავსება (იქნება თუ არა მას ფრაქტალური მახასიათებლები), სკატერერის დისპერსიულობა (მონოდდისპერსიულობა ან პოლიდისპერსიულობა განსაზღვრული გინიეს მიერ) და სხვა ინფორმაცია და სკატერერის ფრაქტალის განზომილება, გირაციის რადიუსი და განმეორებადი ერთეულების საშუალო ფენა ასევე შეიძლება რაოდენობრივად მიღებული. სისქე, საშუალო ზომა, სკატერერის მოცულობის წილი, სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი და სხვა პარამეტრები.

6.2.2.2 ტესტის მეთოდი

ავსტრალიის სინქროტრონის გამოსხივების ცენტრში (კლეიტონი, ვიქტორია, ავსტრალია) მსოფლიოში მოწინავე მესამე თაობის სინქროტრონის გამოსხივების წყარო (ნაკადი 1013 ფოტონი/წმ, ტალღის სიგრძე 1,47 Å) გამოიყენეს კომპოზიტის მიკრო-დომენის სტრუქტურის და სხვა დაკავშირებული ინფორმაციის დასადგენად. ფილმი. ტესტის ნიმუშის ორგანზომილებიანი გაფანტვის ნიმუში შეგროვდა Pilatus 1M დეტექტორით (169 × 172 მკმ ფართობი, 172 × 172 მკმ პიქსელის ზომა) და გაზომილი ნიმუში იყო 0,015 < q < 0,15 Å−1 დიაპაზონში ( q არის გაფანტვის ვექტორი) შიდა ერთგანზომილებიანი მცირე კუთხის რენტგენის გაფანტვის მრუდი მიღებულია ორგანზომილებიანი გაფანტვის ნიმუშიდან ScatterBrain პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ და გაფანტვის ვექტორი q და გაფანტვის კუთხე 2 გარდაიქმნება ფორმულით i/. სად არის რენტგენის ტალღის სიგრძე. ყველა მონაცემი წინასწარ იყო ნორმალიზებული მონაცემთა ანალიზამდე.

6.2.3 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების თერმოგრავიმეტრული ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

6.2.3.1 თერმოგრავიმეტრული ანალიზის პრინციპი

იგივე 3.2.5.1

6.2.3.2 ტესტის მეთოდი

იხილეთ 3.2.5.2

6.2.4 HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების დაჭიმვის თვისებები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

6.2.4.1 დაჭიმვის თვისებების ანალიზის პრინციპი

იგივე 3.2.6.1

6.2.4.2 ტესტის მეთოდი

იხილეთ 3.2.6.2

ISO37 სტანდარტის გამოყენებით, იგი იჭრება ჰანტელის ფორმის ხაზებად, საერთო სიგრძით 35 მმ, მანძილი მარკირების ხაზებს შორის 12 მმ და სიგანე 2 მმ. ყველა ტესტის ნიმუში დაბალანსებული იყო 75% ტენიანობის პირობებში 3 დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში.

6.2.5 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების ჟანგბადის გამტარიანობა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

6.2.5.1 ჟანგბადის გამტარიანობის ანალიზის პრინციპი

იგივე 3.2.7.1

6.2.5.2 ტესტის მეთოდი

იხილეთ 3.2.7.2

6.3 შედეგები და დისკუსია

6.3.1 HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების კრისტალური სტრუქტურის ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

სურათი 6-1 გვიჩვენებს HPMC/HPS კომპოზიტური ფილმების მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის სპექტრებს HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ნახატიდან ჩანს, რომ შედარებით ფართომასშტაბიანი დიაპაზონში q > 0,3 Å (2θ > 40), აშკარა დამახასიათებელი მწვერვალები ჩნდება ყველა მემბრანულ ნიმუშში. სუფთა კომპონენტის ფირის რენტგენის გაფანტვის ნიმუშიდან (ნახ. 6-1a), სუფთა HPMC-ს აქვს რენტგენის გაფანტვის ძლიერი მახასიათებელი პიკი 0,569 Å, რაც მიუთითებს, რომ HPMC-ს აქვს რენტგენის გაფანტვის პიკი ფართო კუთხით. რეგიონი 7.70 (2θ > 50). კრისტალების დამახასიათებელი მწვერვალები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ს აქვს გარკვეული კრისტალური სტრუქტურა აქ. ორივე სუფთა A939 და A1081 სახამებლის ფირის ნიმუშებმა აჩვენა რენტგენის სხივების გაფანტვის მკაფიო პიკი 0,397 Å, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS-ს აქვს კრისტალური დამახასიათებელი პიკი ფართოკუთხ რეგიონში 5,30, რაც შეესაბამება სახამებლის B ტიპის კრისტალურ პიკს. ნახატიდან ნათლად ჩანს, რომ A939 დაბალი ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებით აქვს უფრო დიდი პიკის ფართობი ვიდრე A1081 მაღალი ჩანაცვლებით. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულურ ჯაჭვში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის შეყვანა არღვევს სახამებლის მოლეკულების თავდაპირველ მოწესრიგებულ სტრუქტურას, ზრდის სახამებლის მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის გადაწყობის და ჯვარედინი კავშირის სირთულეს და ამცირებს სახამებლის რეკრისტალიზაციის ხარისხს. ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად უფრო აშკარაა ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის ინჰიბიტორული ეფექტი სახამებლის რეკრისტალიზაციაზე.

კომპოზიტური ნიმუშების მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის სპექტრიდან ჩანს (ნახ. 6-1b), რომ HPMC-HPS კომპოზიტური ფილა აჩვენებდა აშკარა დამახასიათებელ პიკებს 0,569 Å და 0,397 Å, რაც შეესაბამება 7,70 HPMC კრისტალს. დამახასიათებელი მწვერვალები, შესაბამისად. HPMC/A939 კომპოზიტური ფირის HPS კრისტალიზაციის პიკური ფართობი მნიშვნელოვნად აღემატება HPMC/A1081 კომპოზიტური ფილმის. გადაწყობა ჩახშობილია, რაც შეესაბამება HPS კრისტალიზაციის პიკის ფართობის ცვალებადობას ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით სუფთა კომპონენტურ ფილმებში. კრისტალური პიკის ფართობი, რომელიც შეესაბამება HPMC-ს 7.70-ზე, კომპოზიტური მემბრანებისთვის HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით, დიდად არ შეცვლილა. სუფთა კომპონენტის ნიმუშების სპექტრთან შედარებით (ნახ. 5-1a), შემცირდა HPMC კრისტალიზაციის პიკების არეები და კომპოზიტური ნიმუშების HPS კრისტალიზაციის მწვერვალები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ორივე მათგანის კომბინაციით, HPMC და HPS შეიძლება ეფექტური იყოს. მეორე ჯგუფი. ფირის გამოყოფის მასალის რეკრისტალიზაციის ფენომენი გარკვეულ ინჰიბიტორულ როლს ასრულებს.

ნახ. 6-1 HPMC/HPS შერეული ფილმების SAXS სპექტრები HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

დასკვნის სახით, HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდამ და ორი კომპონენტის შეერთებამ შეიძლება გარკვეულწილად დათრგუნოს HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანის რეკრისტალიზაციის ფენომენი. HPS-ის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდა ძირითადად აფერხებდა HPS-ის რეკრისტალიზაციას კომპოზიციურ მემბრანაში, ხოლო ორკომპონენტიანმა ნაერთმა შეასრულა გარკვეული ინჰიბიტორული როლი HPS-ისა და HPMC-ის რეკრისტალიზაციაში კომპოზიციურ მემბრანაში.

6.3.2 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების თვითმსგავსი ფრაქტალური სტრუქტურის ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

პოლისაქარიდის მოლეკულების საშუალო ჯაჭვის სიგრძე (R), როგორიცაა სახამებლის მოლეკულები და ცელულოზის მოლეკულები, არის 1000-1500 ნმ დიაპაზონში, ხოლო q არის 0,01-0,1 Å-1 დიაპაზონში, qR >> 1-ის მიხედვით. პოროდის ფორმულა, პოლისაქარიდის ფირის ნიმუშები ჩანს. კავშირი მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის ინტენსივობასა და გაფანტვის კუთხეს შორის არის:

მათ შორის, I(q) არის მცირე კუთხის რენტგენის გაფანტვის ინტენსივობა;

q არის გაფანტვის კუთხე;

α არის პოროდის ფერდობი.

პოროდის ფერდობი α დაკავშირებულია ფრაქტალურ სტრუქტურასთან. თუ α <3, ეს მიუთითებს იმაზე, რომ მასალის სტრუქტურა შედარებით ფხვიერია, სკატერერის ზედაპირი გლუვია და არის მასის ფრაქტალი და მისი ფრაქტალური განზომილება D = α; თუ 3 <α <4, ეს მიუთითებს იმაზე, რომ მასალის სტრუქტურა მკვრივია და გაფანტული ზედაპირი უხეშია, რომელიც არის ზედაპირის ფრაქტალი და მისი ფრაქტალური განზომილება D = 6 – α.

სურათი 6-2 გვიჩვენებს HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების lnI(q)-lnq ნახაზებს HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ნახატიდან ჩანს, რომ ყველა ნიმუშს აქვს საკუთარი თავის მსგავსი ფრაქტალის სტრუქტურა გარკვეულ დიაპაზონში, ხოლო პოროდის დახრილობა α არის 3-ზე ნაკლები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპოზიტური ფილმი წარმოადგენს მასას ფრაქტალს, ხოლო კომპოზიტური ფილმის ზედაპირი შედარებით. გლუვი. HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების მასის ფრაქტალური ზომები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით ნაჩვენებია ცხრილში 6-1.

ცხრილი 6-1 გვიჩვენებს HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების ფრაქტალურ განზომილებას HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ცხრილიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS ნიმუშებისთვის, დაბალი ჰიდროქსიპროპილით ჩანაცვლებული A939-ის ფრაქტალური განზომილება გაცილებით მაღალია ვიდრე მაღალი ჰიდროქსიპროპილით ჩანაცვლებული A1081-ის, რაც მიუთითებს, რომ მემბრანაში ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. თვით მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად შემცირებულია. ეს იმიტომ ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულურ ჯაჭვზე ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა მნიშვნელოვნად აფერხებს HPS სეგმენტების ურთიერთდაკავშირებას, რის შედეგადაც მცირდება ფილმის მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივე. ჰიდროფილურ ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფებს შეუძლიათ შექმნან მოლეკულური წყალბადის ბმები წყლის მოლეკულებთან, რაც ამცირებს ურთიერთქმედებას მოლეკულურ სეგმენტებს შორის; უფრო დიდი ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფები ზღუდავენ სახამებლის მოლეკულურ სეგმენტებს შორის რეკომბინაციას და ჯვარედინი კავშირს, ამიტომ ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების მზარდი ხარისხით, HPS აყალიბებს უფრო ფხვიერ თვითმსგავს სტრუქტურას.

HPMC/A939 ნაერთი სისტემისთვის, HPS-ის ფრაქტალური განზომილება უფრო მაღალია, ვიდრე HPMC, რაც იმის გამო ხდება, რომ სახამებელი ხელახლა კრისტალიზდება და უფრო მოწესრიგებული სტრუქტურა იქმნება მოლეკულურ ჯაჭვებს შორის, რაც იწვევს მემბრანის მსგავს სტრუქტურას. . მაღალი სიმკვრივე. ნაერთის ნიმუშის ფრაქტალური განზომილება უფრო დაბალია, ვიდრე ორი სუფთა კომპონენტის, რადგან შეერთების გზით, ორი კომპონენტის მოლეკულური სეგმენტების ურთიერთდაკავშირება ხელს უშლის ერთმანეთს, რის შედეგადაც მცირდება თვითმსგავსი სტრუქტურების სიმკვრივე. ამის საპირისპიროდ, HPMC/A1081 ნაერთის სისტემაში, HPS-ის ფრაქტალური განზომილება გაცილებით დაბალია ვიდრე HPMC. ეს იმიტომ ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულებში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა მნიშვნელოვნად აფერხებს სახამებლის რეკრისტალიზაციას. ხეში მსგავსი სტრუქტურა უფრო ფხვიერია. ამავდროულად, HPMC/A1081 ნაერთის ნიმუშის ფრაქტალური განზომილება უფრო მაღალია, ვიდრე სუფთა HPS-ისა, რომელიც ასევე მნიშვნელოვნად განსხვავდება HPMC/A939 ნაერთის სისტემისგან. თვითმსგავსი სტრუქტურა, ჯაჭვისმაგვარი HPMC მოლეკულებს შეუძლიათ შეაღწიონ მისი ფხვიერი სტრუქტურის ღრუში, რითაც აუმჯობესებენ HPS-ის მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივეს, რაც ასევე მიუთითებს იმაზე, რომ HPS მაღალი ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებით შეუძლია შექმნას უფრო ერთგვაროვანი კომპლექსი შეერთების შემდეგ. HPMC-ით. ინგრედიენტები. რეოლოგიური თვისებების მონაცემებიდან ჩანს, რომ ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეამციროს სახამებლის სიბლანტე, ასე რომ, შედგენის პროცესში, შედგენის სისტემაში ორ კომპონენტს შორის სიბლანტის სხვაობა მცირდება, რაც უფრო ხელს უწყობს ერთგვაროვან წარმოქმნას. ნაერთი.

ნახ. 6-2 lnI(q)-lnq შაბლონები და მისი მორგების მრუდები HPMC/HPS შერეული ფილმებისთვის HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

ცხრილი 6-1 HPS/HPMC ნაზავი ფილმების ფრაქტალური სტრუქტურის პარამეტრები HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

კომპოზიციური მემბრანებისთვის, შეერთების იგივე თანაფარდობით, ფრაქტალური განზომილება ასევე მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. HPS-ის მოლეკულაში ჰიდროქსიპროპილის შეყვანამ შეიძლება შეამციროს პოლიმერული სეგმენტების ურთიერთდაკავშირება ნაერთის სისტემაში, რითაც შემცირდება კომპოზიტური მემბრანის სიმკვრივე; მაღალი ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS-ს აქვს უკეთესი თავსებადობა HPMC-თან, უფრო ადვილად წარმოქმნის ერთგვაროვან და მკვრივ ნაერთს. ამრიგად, კომპოზიტურ მემბრანაში საკუთარი თავის მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივე მცირდება HPS-ის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც გამოწვეულია HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხისა და კომპოზიტში ორი კომპონენტის თავსებადობის შედეგად. სისტემა.

6.3.3 HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების თერმული სტაბილურობის ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

თერმოგრავიმეტრული ანალიზატორი გამოყენებული იყო HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფენების თერმული სტაბილურობის შესამოწმებლად ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. სურათი 6-3 გვიჩვენებს თერმოგრავიმეტრული მრუდი (TGA) და მისი წონის დაკლების სიჩქარის მრუდი (DTG) კომპოზიტური ფენების სხვადასხვა ხარისხის ჰიდროქსიპროპილის შემცვლელი HPS. ნახაზზე 6-3(a) TGA მრუდიდან ჩანს, რომ კომპოზიტური მემბრანის ნიმუშები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ტემპერატურის მატებასთან ერთად არსებობს ორი აშკარა თერმოგრავიმეტრული ცვლილების ეტაპი. პირველ რიგში, არის წონის დაკლების მცირე ეტაპი 30-180 °C ტემპერატურაზე, რაც ძირითადად გამოწვეულია წყლის აორთქლებით, რომელიც ადსორბირებულია პოლისაქარიდის მაკრომოლეკულის მიერ. არსებობს წონის დაკარგვის დიდი ფაზა 300-450 °C ტემპერატურაზე, რაც არის რეალური თერმული დეგრადაციის ფაზა, რომელიც ძირითადად გამოწვეულია HPMC-ისა და HPS-ის თერმული დეგრადაციის შედეგად. ნახატიდან ასევე ჩანს, რომ HPS-ის წონის დაკლების მრუდები ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით მსგავსია და მნიშვნელოვნად განსხვავდება HPMC-ისგან. წონის დაკლების ორ ტიპს შორის სუფთა HPMC და სუფთა HPS ნიმუშებისთვის.

ნახაზზე 6-3(ბ) DTG მრუდებიდან ჩანს, რომ სუფთა HPS-ის თერმული დეგრადაციის ტემპერატურა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით ძალიან ახლოს არის და A939 და A081 ნიმუშების თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურაა 310 °C. და 305 °C, შესაბამისად, სუფთა HPMC ნიმუშის თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე HPS-ისა და მისი პიკური ტემპერატურაა 365 °C; HPMC/HPS კომპოზიტურ ფილას აქვს თერმული დეგრადაციის ორი პიკი DTG მრუდზე, რაც შეესაბამება HPS და HPMC თერმულ დეგრადაციას, შესაბამისად. დამახასიათებელი მწვერვალები, რომლებიც მიუთითებენ, რომ კომპოზიტურ სისტემაში არის ფაზური განცალკევების გარკვეული ხარისხი კომპოზიციური თანაფარდობით 5:5, რაც შეესაბამება მე-3 თავში 5:5 კომპოზიტური შეფარდებით კომპოზიტური ფილმის თერმული დეგრადაციის შედეგებს. HPMC/A939 კომპოზიტური ფირის ნიმუშების თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა იყო, შესაბამისად, 302 °C და 363 °C; HPMC/A1081 კომპოზიტური ფირის ნიმუშების თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა იყო 306 °C და 363 °C, შესაბამისად. კომპოზიტური ფირის ნიმუშების პიკური ტემპერატურა გადავიდა უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა კომპონენტის ნიმუშები, რაც მიუთითებს, რომ შემცირებული იყო კომპოზიტური ნიმუშების თერმული სტაბილურობა. შეერთების იგივე თანაფარდობის მქონე ნიმუშებისთვის, თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ კომპოზიტური ფილმის თერმული სტაბილურობა მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. ეს იმიტომ ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულებში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა ამცირებს მოლეკულურ სეგმენტებს შორის ურთიერთქმედებას და აფერხებს მოლეკულების მოწესრიგებულ გადაწყობას. ეს შეესაბამება შედეგებს, რომ მსგავსი სტრუქტურების სიმკვრივე მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად.

ნახ. 6-3 TGA მრუდები (a) და მათი წარმოებული (DTG) მრუდები (b) HPMC/HPS ნაზავი ფილმებით HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

6.3.4 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების მექანიკური თვისებების ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

სურ. 6-5 HPMC/HPS ფენების დაჭიმვის თვისებები HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების დაჭიმვის თვისებები HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით შემოწმდა მექანიკური თვისებების ანალიზატორით 25 °C-ზე და 75% ფარდობით ტენიანობაზე. ნახაზები 6-5 გვიჩვენებს ელასტიურობის მოდულს (a), დრეკადობას გატეხვისას (b) და დაჭიმვის სიძლიერეს (c) HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ნახატიდან ჩანს, რომ HPMC/A1081 ნაერთის სისტემისთვის, HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, კომპოზიტური ფირის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე თანდათან მცირდება და დრეკადობა შესვენებისას მნიშვნელოვნად გაიზარდა, რაც შეესაბამებოდა 3.3-ს. 5 საშუალო და მაღალი ტენიანობა. კომპოზიციური მემბრანების შედეგები სხვადასხვა შეერთების თანაფარდობით იყო თანმიმდევრული.

სუფთა HPS მემბრანებისთვის, ელასტიური მოდულიც და დაჭიმვის სიძლიერე გაიზარდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით, რაც ვარაუდობს, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია ამცირებს კომპოზიტური მემბრანის სიმტკიცეს და აუმჯობესებს მის მოქნილობას. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, HPS-ის ჰიდროფილურობა იზრდება და მემბრანის სტრუქტურა უფრო ფხვიერი ხდება, რაც შეესაბამება იმ შედეგს, რომ ფრაქტალური განზომილება მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით მცირე კუთხეში X-. სხივების გაფანტვის ტესტი. თუმცა, დრეკადობა შესვენებისას მცირდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ სახამებლის მოლეკულაში ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის შეყვანამ შეიძლება შეაფერხოს სახამებლის რეკრისტალიზაცია. შედეგები შეესაბამება ზრდას და შემცირებას.

HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანისთვის იგივე ნაერთის თანაფარდობით, მემბრანის მასალის ელასტიურობის მოდული იზრდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით და დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა შესვენებისას ორივე მცირდება ჩანაცვლების ხარისხის შემცირებით. აღსანიშნავია, რომ კომპოზიტური მემბრანების მექანიკური თვისებები სრულიად განსხვავდება შეერთების თანაფარდობით HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ კომპოზიტური მემბრანის მექანიკურ თვისებებზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ HPS ჩანაცვლების ხარისხი მემბრანის სტრუქტურაზე, არამედ კომპონენტებს შორის შეთავსებადობა კომპონენტებს შორის. HPS-ის სიბლანტე მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, უფრო ხელსაყრელია ერთიანი ნაერთის წარმოქმნა შეერთებით.

6.3.5 HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების ჟანგბადის გამტარიანობის ანალიზი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით

ჟანგბადით გამოწვეული დაჟანგვა არის საწყისი ეტაპი საკვების გაფუჭების მრავალი გზით, ამიტომ საკვებ კომპოზიტურ ფენებს გარკვეული ჟანგბადის ბარიერის თვისებებით შეუძლია გააუმჯობესოს საკვების ხარისხი და გაახანგრძლივოს საკვების შენახვის ვადა [108, 364]. ამიტომ, გაზომილი იყო HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარე HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით და შედეგები ნაჩვენებია სურათზე 5-6. ნახატიდან ჩანს, რომ ყველა სუფთა HPS მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე სუფთა HPMC მემბრანების, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPS მემბრანებს აქვთ ჟანგბადის ბარიერის უკეთესი თვისებები ვიდრე HPMC მემბრანები, რაც შეესაბამება წინა შედეგებს. სუფთა HPS მემბრანებისთვის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით, ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარე იზრდება ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მემბრანის მასალაში ჟანგბადის შეღწევა იზრდება. ეს შეესაბამება მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის მიკროსტრუქტურის ანალიზს, რომლის მიხედვითაც მემბრანის სტრუქტურა იხსნება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ამიტომ მემბრანაში ჟანგბადის შეღწევის არხი უფრო დიდი ხდება, ხოლო ჟანგბადი მემბრანაში. გაჟღენთილია ფართობის მატებასთან ერთად, თანდათან იზრდება ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარეც.

სურ. 6-6 HPS/HPMC ფენების ჟანგბადის გამტარიანობა HPS-ის სხვადასხვა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხით

კომპოზიტური მემბრანებისთვის HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით, ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარე მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ 5:5 შედგენის სისტემაში HPS არსებობს დისპერსიული ფაზის სახით დაბალი სიბლანტის HPMC უწყვეტ ფაზაში, ხოლო HPS-ის სიბლანტე მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად. რაც უფრო მცირეა სიბლანტის განსხვავება, მით უფრო ხელსაყრელია ერთგვაროვანი ნაერთის ფორმირება, მით უფრო მკვეთრი იქნება ჟანგბადის შეღწევის არხი მემბრანის მასალაში და მით უფრო მცირეა ჟანგბადის გადაცემის სიჩქარე.

6.4 თავის შეჯამება

ამ თავში, HPMC/HPS საკვები კომპოზიტური ფილმები მომზადდა HPS-ისა და HPMC-ის ჩამოსხმით ჰიდროქსიპროპილის სხვადასხვა ხარისხის ჩანაცვლებით და პლასტიზატორის სახით პოლიეთილენ გლიკოლის დამატებით. HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხის ეფექტი კომპოზიციური მემბრანის კრისტალურ სტრუქტურასა და მიკროდომენის სტრუქტურაზე შესწავლილი იყო სინქროტრონის გამოსხივების მცირე კუთხით რენტგენის გაფანტვის ტექნოლოგიით. HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხის ზემოქმედება კომპოზიტური მემბრანების თერმოსტაბილურობაზე, მექანიკურ თვისებებზე და ჟანგბადის გამტარიანობაზე და მათი კანონები შესწავლილი იყო თერმოგრავიმეტრული ანალიზატორის, მექანიკური თვისებების ტესტერის და ჟანგბადის გამტარიანობის ტესტერის მიერ. ძირითადი დასკვნები შემდეგია:

1. HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანისთვის, შეერთების იგივე თანაფარდობით, ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით, კრისტალიზაციის პიკის ფართობი, რომელიც შეესაბამება HPS-ს 5.30-ზე, მცირდება, ხოლო კრისტალიზაციის პიკის ფართობი, რომელიც შეესაბამება HPMC-ს 7.70-ზე, დიდად არ იცვლება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სახამებლის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეაფერხოს სახამებლის რეკრისტალიზაცია კომპოზიციურ ფილმში.
2. HPMC-ისა და HPS-ის სუფთა კომპონენტურ მემბრანებთან შედარებით, კომპოზიტური მემბრანების HPS (5.30) და HPMC (7.70) კრისტალიზაციის პიკური არეები შემცირებულია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ამ ორის კომბინაციით, ორივე HPMC და HPS შეიძლება იყოს ეფექტური. კომპოზიციური მემბრანები. სხვა კომპონენტის რეკრისტალიზაცია გარკვეულ ინჰიბიტორულ როლს ასრულებს.
3. ყველა HPMC/HPS კომპოზიციური მემბრანა აჩვენებდა მსგავს მასის ფრაქტალურ სტრუქტურას. ერთი და იგივე ნაერთის თანაფარდობის მქონე კომპოზიციური მემბრანებისთვის, მემბრანის მასალის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად შემცირდა ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდით; დაბალი HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლება კომპოზიციური მემბრანის მასალის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე ორი სუფთა კომპონენტის მასალის სიმკვრივე, ხოლო კომპოზიციური მემბრანული მასალის სიმკვრივე HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების მაღალი ხარისხით უფრო მაღალია, ვიდრე სუფთა HPS მემბრანის, რაც არის ძირითადად იმიტომ, რომ კომპოზიციური მემბრანის მასალის სიმკვრივეზე გავლენას ახდენს ამავე დროს. HPS ჰიდროქსიპროპილაციის ეფექტი პოლიმერული სეგმენტის შებოჭვის შემცირებაზე და ნაერთის სისტემის ორ კომპონენტს შორის თავსებადობაზე.
4. HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეამციროს HPMC/HPS კომპოზიტური ფენების თერმული სტაბილურობა და კომპოზიტური ფენების თერმული დეგრადაციის პიკური ტემპერატურა გადადის დაბალ ტემპერატურულ რეგიონში ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით, რაც განპირობებულია ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფით სახამებლის მოლეკულებში. შესავალი ამცირებს მოლეკულურ სეგმენტებს შორის ურთიერთქმედებას და აფერხებს მოლეკულების მოწესრიგებულ გადაწყობას.
5. სუფთა HPS მემბრანის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიმტკიცე მცირდება HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, ხოლო დრეკადობა რღვევისას გაიზარდა. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ჰიდროქსიპროპილაცია აფერხებს სახამებლის რეკრისტალიზაციას და აქცევს კომპოზიტურ ფილას უფრო ფხვიერ სტრუქტურას.
6. HPMC/HPS კომპოზიტური ფირის ელასტიურობის მოდული შემცირდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, მაგრამ დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა გატეხვისას გაიზარდა, რადგან კომპოზიტური ფილმის მექანიკურ თვისებებზე გავლენას არ ახდენდა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხი. გარდა გავლენისა, მასზე გავლენას ახდენს ნაერთის სისტემის ორი კომპონენტის თავსებადობაც.
7. სუფთა HPS-ის ჟანგბადის გამტარიანობა იზრდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რადგან ჰიდროქსიპროპილაცია ამცირებს HPS ამორფული რეგიონის სიმკვრივეს და ზრდის ჟანგბადის შეღწევის არეალს მემბრანაში; HPMC/HPS კომპოზიციური მემბრანა ჟანგბადის გამტარიანობა მცირდება ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც ძირითადად იმის გამო ხდება, რომ ჰიპერჰიდროქსიპროპილირებული HPS-ს აქვს უკეთესი თავსებადობა HPMC-თან, რაც იწვევს ჟანგბადის შეღწევადობის არხის გაზრდილ ბრუნვას კომპოზიციურ მემბრანაში. შემცირებული ჟანგბადის გამტარიანობა.

ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანების მექანიკური თვისებები, თერმული სტაბილურობა და ჟანგბადის გამტარიანობა, მჭიდრო კავშირშია მათ შიდა კრისტალურ სტრუქტურასთან და ამორფული რეგიონის სტრუქტურასთან, რომლებიც გავლენას ახდენს არა მხოლოდ HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლებით, არამედ. ასევე კომპლექსით. ლიგანდების სისტემების ორკომპონენტიანი თავსებადობის გავლენა.

დასკვნა და Outlook

1. დასკვნა

ამ ნაშრომში, თერმული გელი HPMC და ცივი გელი HPS შედგენილია და აგებულია HPMC/HPS ცივი და ცხელი საპირისპირო გელის შემადგენლობის სისტემა. ხსნარის კონცენტრაცია, შეერთების კოეფიციენტი და ათვლის ეფექტი ნაერთების სისტემაზე სისტემატურად არის შესწავლილი რევოლოგიური თვისებების გავლენა, როგორიცაა სიბლანტე, ნაკადის ინდექსი და თიქსოტროპია, კომბინირებული მექანიკურ თვისებებთან, დინამიურ თერმომექანიკურ თვისებებთან, ჟანგბადის გამტარიანობასთან, სინათლის გადაცემის თვისებებთან და თერმული სტაბილურობასთან. ჩამოსხმის მეთოდით მომზადებული კომპოზიტური ფილმები. ოპტიკური მიკროსკოპით შესწავლილი იქნა კომპოზიციური სისტემის თავსებადობა, ფაზური გარდამავალი და ფაზური მორფოლოგია და დადგინდა კავშირი HPMC/HPS-ის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის. კომპოზიტების თვისებების კონტროლის მიზნით HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის ფაზური სტრუქტურისა და თავსებადობის კონტროლით მაკროსკოპული თვისებებისა და HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მიკრომორფოლოგიური სტრუქტურის ურთიერთმიმართების მიხედვით. სხვადასხვა ხარისხის ქიმიურად მოდიფიცირებული HPS-ის ეფექტების შესწავლით მემბრანების რეოლოგიურ თვისებებზე, გელის თვისებებზე, მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებზე, შემდგომი გამოკვლეული იქნა კავშირი HPMC/HPS ცივი და ცხელი ინვერსიული გელის სისტემის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის. ამ ორს შორის ურთიერთობა და ფიზიკური მოდელი შეიქმნა, რათა გაერკვია გელატაციის მექანიზმი და მისი გავლენის ფაქტორები და ცივი და ცხელი გელის კანონები ნაერთ სისტემაში. შესაბამისმა კვლევებმა შემდეგი დასკვნები გამოიტანა.

1. HPMC/HPS ნაერთის სისტემის შეერთების თანაფარდობის შეცვლამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს რევოლოგიური თვისებები, როგორიცაა HPMC-ის სიბლანტე, სითხე და თიქსოტროპია დაბალ ტემპერატურაზე. შემდგომში შესწავლილი იქნა კავშირი რევოლოგიურ თვისებებსა და ნაერთის სისტემის მიკროსტრუქტურას შორის. კონკრეტული შედეგები ასეთია:

(1) დაბალ ტემპერატურაზე, ნაერთის სისტემა არის უწყვეტი ფაზა-დისპერსიული ფაზის „ზღვა-კუნძული“ სტრუქტურა და უწყვეტი ფაზის გადასვლა ხდება 4:6-ზე HPMC/HPS ნაერთის თანაფარდობის შემცირებით. როდესაც შეერთების თანაფარდობა მაღალია (უფრო მეტი HPMC შემცველობა), დაბალი სიბლანტის მქონე HPMC არის უწყვეტი ფაზა, ხოლო HPS არის დისპერსიული ფაზა. HPMC/HPS რთული სისტემისთვის, როდესაც დაბალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა და მაღალი სიბლანტის კომპონენტი არის უწყვეტი ფაზა, უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილი ნაერთის სისტემის სიბლანტეში მნიშვნელოვნად განსხვავდება. როდესაც დაბალი სიბლანტის HPMC არის უწყვეტი ფაზა, ნაერთის სისტემის სიბლანტე ძირითადად ასახავს უწყვეტი ფაზის სიბლანტის წვლილს; როდესაც მაღალი სიბლანტის HPS არის უწყვეტი ფაზა, HPMC, როგორც დისპერსიული ფაზა, შეამცირებს მაღალი სიბლანტის HPS-ის სიბლანტეს. ეფექტი. ნაერთის სისტემაში HPS-ის შემცველობისა და ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ნაერთის სისტემის სიბლანტე და თხრილის გათხელების ფენომენი თანდათან გაიზარდა, სითხე შემცირდა და გაძლიერდა ნაერთის სისტემის მყარი ქცევა. HPMC-ის სიბლანტე და თიქსოტროპია დაბალანსებულია HPS-ის ფორმულირებით.

(2) 5:5 შედგენის სისტემისთვის, HPMC და HPS შეუძლიათ შექმნან უწყვეტი ფაზები დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად. ამ ფაზის სტრუქტურის ცვლილებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს რთული გელის კომპლექსურ სიბლანტეზე, ვისკოელასტიურ თვისებებზე, სიხშირეზე დამოკიდებულებაზე და გელის თვისებებზე. როგორც დისპერსიული ფაზები, HPMC-ს და HPS-ს შეუძლიათ განსაზღვრონ HPMC/HPS ნაერთის სისტემების რეოლოგიური თვისებები და გელის თვისებები მაღალ და დაბალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად. HPMC/HPS კომპოზიტური ნიმუშების ვისკოელასტიური მრუდები შეესაბამებოდა HPS-ს დაბალ ტემპერატურაზე და HPMC-ს მაღალ ტემპერატურაზე.

(3) დადგინდა კავშირი HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურას, რეოლოგიურ თვისებებსა და გელის თვისებებს შორის. კომპოზიციური სისტემის სიბლანტის მრუდის მკვეთრი ცვლილებაც და დაკარგვის ფაქტორის მრუდის რუჯის დელტას პიკი ჩნდება 45 °C-ზე, რაც შეესაბამება მიკროგრაფში დაფიქსირებულ ერთობლივი ფაზის ფენომენს (45 °C-ზე).

1. მიკროსტრუქტურისა და მექანიკური თვისებების, დინამიური თერმომექანიკური თვისებების, სინათლის გამტარობის, ჟანგბადის გამტარიანობისა და თერმული სტაბილურობის შესწავლით კომპოზიტური მემბრანების სხვადასხვა შედგენის კოეფიციენტებით და ხსნარის კონცენტრაციით, შერწყმული იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ტექნოლოგიასთან, ფაზური მორფოლოგიის, ფაზის გადასვლისა და თავსებადობის შესწავლით. გამოიკვლიეს კომპლექსები და დადგინდა კავშირი კომპლექსების მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის. კონკრეტული შედეგები ასეთია:

(1) არ არის აშკარა ორფაზიანი ინტერფეისი კომპოზიციური ფილმების SEM გამოსახულებებში სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით. კომპოზიციური ფილმების უმეტესობას აქვს მხოლოდ ერთი მინის გადასვლის წერტილი DMA-ს შედეგებში, ხოლო კომპოზიციური ფილმების უმეტესობას აქვს მხოლოდ ერთი თერმული დეგრადაციის პიკი DTG მრუდში. ეს ერთად მიუთითებს, რომ HPMC-ს აქვს გარკვეული თავსებადობა HPS-თან.

(2) ფარდობითი ტენიანობა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს HPMC/HPS კომპოზიტური ფილმების მექანიკურ თვისებებზე და მისი ეფექტის ხარისხი იზრდება HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად. დაბალ ფარდობით ტენიანობაზე, კომპოზიტური ფენების ელასტიურობის მოდულიც და დაჭიმვის სიძლიერე გაიზარდა HPS-ის შემცველობის მატებასთან ერთად და კომპოზიციური ფენების გატეხვისას დრეკადობა მნიშვნელოვნად დაბალი იყო, ვიდრე სუფთა კომპონენტის ფირები. ფარდობითი ტენიანობის მატებასთან ერთად შემცირდა კომპოზიტური ფირის ელასტიურობის მოდული და დაჭიმვის სიძლიერე, ხოლო გატეხვისას დრეკადობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა და კომპოზიციური ფილმის მექანიკურ თვისებებსა და შეერთების თანაფარდობას შორის აჩვენა სრულიად საპირისპირო ცვლილების ნიმუში სხვადასხვა პირობებში. ფარდობითი ტენიანობა. კომპოზიციური მემბრანების მექანიკური თვისებები სხვადასხვა შეერთების კოეფიციენტებით აჩვენებს კვეთას სხვადასხვა ფარდობითი ტენიანობის პირობებში, რაც იძლევა პროდუქტის მუშაობის ოპტიმიზაციის შესაძლებლობას სხვადასხვა განაცხადის მოთხოვნების შესაბამისად.

(3) დადგინდა კავშირი HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურას, ფაზურ გადასვლას, გამჭვირვალობასა და მექანიკურ თვისებებს შორის. ა. რთული სისტემის გამჭვირვალობის ყველაზე დაბალი წერტილი შეესაბამება HPMC-ის ფაზის გადასვლის წერტილს უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში და დაჭიმვის მოდულის შემცირების მინიმალურ წერტილს. ბ. იანგის მოდული და დრეკადობა შესვენებისას მცირდება ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, რაც მიზეზობრივად დაკავშირებულია HPMC-ის მორფოლოგიურ ცვლილებასთან უწყვეტი ფაზიდან დისპერსიულ ფაზაში ნაერთის სისტემაში.

(4) HPS-ის დამატება ზრდის ჟანგბადის შეღწევადობის არხის ბრუნვას კომპოზიციურ მემბრანაში, მნიშვნელოვნად ამცირებს მემბრანის ჟანგბადის გამტარიანობას და აუმჯობესებს HPMC მემბრანის ჟანგბადის ბარიერის მოქმედებას.

1. შესწავლილი იქნა HPS-ის ქიმიური მოდიფიკაციის ეფექტი კომპოზიტური სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე და კომპოზიტური მემბრანის ყოვლისმომცველი თვისებები, როგორიცაა კრისტალური სტრუქტურა, ამორფული რეგიონის სტრუქტურა, მექანიკური თვისებები, ჟანგბადის გამტარიანობა და თერმული სტაბილურობა. კონკრეტული შედეგები ასეთია:

(1) HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ შეიძლება შეამციროს ნაერთის სისტემის სიბლანტე დაბალ ტემპერატურაზე, გააუმჯობესოს ნაერთის ხსნარის სითხე და შეამციროს თხრილის გათხელების ფენომენი; HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციას შეუძლია შეავიწროვოს ნაერთის სისტემის ხაზოვანი ვიზოელასტიური რეგიონი, შეამციროს HPMC/HPS ნაერთის სისტემის ფაზური გადასვლის ტემპერატურა და გააუმჯობესოს ნაერთის სისტემის მყარი ქცევა დაბალ ტემპერატურაზე და სითხე მაღალ ტემპერატურაზე.

(2) HPS-ის ჰიდროქსიპროპილაციამ და ორი კომპონენტის თავსებადობის გაუმჯობესებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეაფერხოს მემბრანაში სახამებლის რეკრისტალიზაცია და ხელი შეუწყოს კომპოზიციურ მემბრანაში უფრო ფხვიერი თვითმსგავსი სტრუქტურის ფორმირებას. სახამებლის მოლეკულურ ჯაჭვზე მოცულობითი ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფების შეყვანა ზღუდავს HPS-ის მოლეკულური სეგმენტების ურთიერთდაკავშირებას და მოწესრიგებულ გადანაწილებას, რაც იწვევს HPS-ის უფრო ფხვიერი თვითმსგავსი სტრუქტურის ფორმირებას. რთული სისტემისთვის, ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის ზრდა საშუალებას აძლევს ჯაჭვის მსგავსი HPMC მოლეკულებს შევიდნენ HPS-ის ფხვიერი ღრუს რეგიონში, რაც აუმჯობესებს რთული სისტემის თავსებადობას და აუმჯობესებს HPS-ის მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივეს. ნაერთის სისტემის თავსებადობა იზრდება ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, რაც შეესაბამება რეოლოგიური თვისებების შედეგებს.

(3) HPMC/HPS კომპოზიტური მემბრანის ისეთი მაკროსკოპული თვისებები, როგორიცაა მექანიკური თვისებები, თერმული სტაბილურობა და ჟანგბადის გამტარიანობა, მჭიდროდ არის დაკავშირებული მის შიდა კრისტალურ სტრუქტურასთან და ამორფული რეგიონის სტრუქტურასთან. ორი კომპონენტის თავსებადობის ორი ეფექტის კომბინირებული ეფექტი.

1. HPS-ის ხსნარის კონცენტრაციის, ტემპერატურისა და ქიმიური მოდიფიკაციის ზემოქმედების შესწავლით ნაერთის სისტემის რეოლოგიურ თვისებებზე განხილული იქნა HPMC/HPS ცივი სიცხის ინვერსიული გელის შემადგენლობის სისტემის გელაციის მექანიზმი. კონკრეტული შედეგები ასეთია:

(1) ნაერთების სისტემაში არის კრიტიკული კონცენტრაცია (8%), კრიტიკული კონცენტრაციის ქვემოთ, HPMC და HPS არსებობს დამოუკიდებელ მოლეკულურ ჯაჭვებში და ფაზურ რეგიონებში; როდესაც კრიტიკული კონცენტრაცია მიიღწევა, HPS ფაზა იქმნება ხსნარში კონდენსატის სახით. გელის ცენტრი არის მიკროგელის სტრუქტურა, რომელიც დაკავშირებულია HPMC მოლეკულური ჯაჭვების გადაჯაჭვით; კრიტიკულ კონცენტრაციაზე ზემოთ, გადაჯაჭვულობა უფრო რთული და ურთიერთქმედება უფრო ძლიერია, ხოლო ხსნარი ავლენს პოლიმერის დნობის მსგავს ქცევას.

(2) კომპლექსურ სისტემას აქვს უწყვეტი ფაზის გარდამავალი წერტილი ტემპერატურის ცვლილებით, რაც დაკავშირებულია HPMC-ისა და HPS-ის გელის ქცევასთან კომპლექსურ სისტემაში. დაბალ ტემპერატურაზე, HPMC-ის სიბლანტე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე HPS-ის, ამიტომ HPMC ქმნის უწყვეტ ფაზას მაღალი სიბლანტის HPS გელის ფაზის გარშემო. ორი ფაზის კიდეებზე, HPMC ჯაჭვზე ჰიდროქსილის ჯგუფები კარგავენ მათი შემაკავშირებელ წყლის ნაწილს და ქმნიან მოლეკულურ წყალბადურ კავშირებს HPS მოლეკულურ ჯაჭვთან. გათბობის პროცესის დროს HPS-ის მოლეკულური ჯაჭვები მოძრაობდა საკმარისი ენერგიის შთანთქმის გამო და წარმოქმნიდა წყალბადის ობლიგაციებს წყლის მოლეკულებთან, რის შედეგადაც ირღვევა გელის სტრუქტურა. ამავდროულად, HPMC-ის ჯაჭვებზე წყლის გალიისა და წყლის გარსის სტრუქტურები განადგურდა და თანდათანობით იშლება ჰიდროფილური ჯგუფებისა და ჰიდროფობიური მტევნის გამოსავლენად. მაღალ ტემპერატურაზე, HPMC აყალიბებს გელის ქსელის სტრუქტურას ინტერმოლეკულური წყალბადის ბმებისა და ჰიდროფობიური კავშირის გამო და, ამრიგად, ხდება მაღალი სიბლანტის დისპერსიული ფაზა, რომელიც დაშლილია შემთხვევითი ხვეულების HPS უწყვეტ ფაზაში.

(3) HPS-ის ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის გაზრდით, HPMC/HPS ნაერთის სისტემის თავსებადობა უმჯობესდება და ნაერთ სისტემაში ფაზის გადასვლის ტემპერატურა გადადის დაბალ ტემპერატურაზე. ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის მატებასთან ერთად, HPS ხსნარში არის უფრო დაჭიმული ხვეული ფრაგმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან მეტი მოლეკულური წყალბადის ბმები HPMC მოლეკულურ ჯაჭვთან ორი ფაზის საზღვარზე, რითაც ქმნიან უფრო ერთგვაროვან სტრუქტურას. ჰიდროქსიპროპილაცია ამცირებს სახამებლის სიბლანტეს, ისე რომ ნაერთში HPMC და HPS-ს შორის სიბლანტის სხვაობა ვიწროვდება, რაც ხელს უწყობს უფრო ერთგვაროვანი ნაერთის წარმოქმნას და სიბლანტის სხვაობის მინიმალური მნიშვნელობა ორ კომპონენტს შორის გადადის დაბალზე. ტემპერატურის რეგიონი.

2. ინოვაციის ქულები

1. HPMC/HPS ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის ნაერთების სისტემის დაპროექტება და დაპროექტება და სისტემატური შესწავლა ამ სისტემის უნიკალური რეოლოგიური თვისებების, განსაკუთრებით ნაერთის ხსნარის კონცენტრაციის, ნაერთების თანაფარდობის, ტემპერატურისა და კომპონენტების ქიმიური მოდიფიკაციის შესახებ. შემდგომში იქნა შესწავლილი რევოლოგიური თვისებების, გელის თვისებების და ნაერთის სისტემის თავსებადობის გავლენის კანონები, შემდგომში შესწავლილი იქნა ნაერთის სისტემის ფაზური მორფოლოგია და ფაზური გადასვლა იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის დაკვირვებით და მიკრომორფოლოგიური დადგინდა ნაერთის სისტემის სტრუქტურა-რეოლოგიური თვისებები-გელის თვისებების კავშირი. პირველად, არენიუსის მოდელი გამოიყენეს ცივი და ცხელი შებრუნებული ფაზის კომპოზიტური გელების გელის ფორმირების კანონის მოსარგებად სხვადასხვა ტემპერატურის დიაპაზონში.

2. HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის ფაზური განაწილება, ფაზური გადასვლა და თავსებადობა დაფიქსირდა იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის ტექნოლოგიით, ხოლო გამჭვირვალობა-მექანიკური თვისებები დადგინდა კომპოზიციური ფირების ოპტიკური და მექანიკური თვისებების კომბინაციით. კავშირი მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის, როგორიცაა თვისებები-ფაზის მორფოლოგია და კონცენტრაცია-მექანიკური თვისებები-ფაზის მორფოლოგია. ეს არის პირველი შემთხვევა, როდესაც უშუალოდ ვაკვირდებით ამ ნაერთი სისტემის ფაზური მორფოლოგიის ცვლილების კანონს შეერთების თანაფარდობით, ტემპერატურით და კონცენტრაციით, განსაკუთრებით ფაზური გადასვლის პირობებს და ფაზური გადასვლის ზემოქმედებას ნაერთი სისტემის თვისებებზე.

3. კომპოზიციური მემბრანების კრისტალური სტრუქტურა და ამორფული სტრუქტურა HPS ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების სხვადასხვა ხარისხით შეისწავლა SAXS-ის მიერ და განხილული იყო გელაციის მექანიზმი და კომპოზიტური გელების გავლენა რეოლოგიურ შედეგებთან და მაკროსკოპულ თვისებებთან ერთად, როგორიცაა კომპოზიტური მემბრანების ჟანგბადის გამტარიანობა. ფაქტორები და კანონები, პირველად დადგინდა, რომ კომპოზიტური სისტემის სიბლანტე დაკავშირებულია კომპოზიციურ მემბრანაში საკუთარი მსგავსი სტრუქტურის სიმკვრივესთან და პირდაპირ განსაზღვრავს მაკროსკოპულ თვისებებს, როგორიცაა ჟანგბადის გამტარიანობა და კომპოზიტის მექანიკური თვისებები. მემბრანა და ამყარებს რეოლოგიურ თვისებებს-მიკროსსტრუქტურა-მემბრანის კავშირს მასალის თვისებებს შორის.

3. Outlook

ბოლო წლების განმავლობაში, საკვების უსაფრთხო და საკვები შესაფუთი მასალების შემუშავება განახლებადი ბუნებრივი პოლიმერების ნედლეულის გამოყენებით გახდა კვლევითი ცენტრი საკვების შეფუთვის სფეროში. ამ ნაშრომში ძირითადი ნედლეულის სახით გამოყენებულია ბუნებრივი პოლისაქარიდი. HPMC-ისა და HPS-ის შერევით მცირდება ნედლეულის ღირებულება, გაუმჯობესებულია HPMC-ის დამუშავების მოქმედება დაბალ ტემპერატურაზე და გაუმჯობესებულია კომპოზიციური მემბრანის ჟანგბადის ბარიერის მოქმედება. რეოლოგიური ანალიზის, იოდის შეღებვის ოპტიკური მიკროსკოპის ანალიზის და კომპოზიტური ფირის მიკროსტრუქტურისა და ყოვლისმომცველი შესრულების ანალიზის კომბინაციით, შესწავლილი იქნა ფაზური მორფოლოგია, ფაზური გადასვლა, ფაზური გამოყოფა და ცივი-ცხელი შებრუნებული ფაზის გელის კომპოზიტური სისტემის თავსებადობა. დადგინდა კავშირი კომპოზიტური სისტემის მიკროსტრუქტურასა და მაკროსკოპულ თვისებებს შორის. HPMC/HPS კომპოზიტური სისტემის მაკროსკოპულ თვისებებსა და მიკრომორფოლოგიურ სტრუქტურას შორის კავშირის მიხედვით, კომპოზიტური სისტემის ფაზური სტრუქტურისა და თავსებადობის კონტროლი შესაძლებელია კომპოზიციური მასალის გასაკონტროლებლად. ამ ნაშრომის კვლევას აქვს მნიშვნელოვანი სახელმძღვანელო მნიშვნელობა ფაქტობრივი წარმოების პროცესისთვის; განხილულია ცივი და ცხელი ინვერსიული კომპოზიტური გელების ფორმირების მექანიზმი, გავლენის ფაქტორები და კანონები, რომლებიც ცივი და ცხელი ინვერსიული გელების მსგავსი კომპოზიციური სისტემაა. ამ ნაშრომის კვლევა იძლევა თეორიულ მოდელს, რომელიც უზრუნველყოფს თეორიულ ხელმძღვანელობას სპეციალური ტემპერატურის კონტროლირებადი ჭკვიანი მასალების შემუშავებისა და გამოყენებისთვის. ამ ნაშრომის კვლევის შედეგებს აქვს კარგი თეორიული ღირებულება. ამ ნაშრომის კვლევა მოიცავს საკვების, მასალის, გელისა და კომპოზიციის და სხვა დისციპლინების კვეთას. დროისა და კვლევის მეთოდების შეზღუდვის გამო, ამ თემის კვლევას ჯერ კიდევ ბევრი დაუმთავრებელი პუნქტი აქვს, რომელთა გაღრმავება და გაუმჯობესება შესაძლებელია შემდეგი ასპექტებიდან. გაფართოება:

თეორიული ასპექტები:

1. სხვადასხვა ჯაჭვის განშტოების თანაფარდობის, მოლეკულური წონის და ჯიშების HPS-ის ეფექტების შესწავლა რეოლოგიურ თვისებებზე, მემბრანულ თვისებებზე, ფაზურ მორფოლოგიასა და ნაერთის სისტემის თავსებადობაზე და მისი გავლენის კანონის შესწავლა ნაერთის გელის წარმოქმნის მექანიზმზე. სისტემა.
2. გამოიკვლიეთ HPMC ჰიდროქსიპროპილის ჩანაცვლების ხარისხის, მეთოქსილის ჩანაცვლების ხარისხი, მოლეკულური წონა და წყარო რეოლოგიურ თვისებებზე, გელის თვისებებზე, მემბრანულ თვისებებზე და ნაერთის სისტემის თავსებადობაზე და გაანალიზეთ HPMC ქიმიური მოდიფიკაციის ეფექტი ნაერთების კონდენსაციაზე. გელის წარმოქმნის მექანიზმის გავლენის წესი.
3. შესწავლილი იქნა მარილის, pH-ის, პლასტიზატორის, ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტის, ანტიბაქტერიული აგენტის და სხვა ნაერთების სისტემების გავლენა რეოლოგიურ თვისებებზე, გელის თვისებებზე, მემბრანის სტრუქტურასა და თვისებებზე და მათ კანონებზე.

განაცხადი:

1. სანელებლების, ბოსტნეულის პაკეტების და მყარი სუპების შეფუთვის გამოყენების ფორმულის ოპტიმიზაცია, და შეისწავლეთ სანელებლების, ბოსტნეულის და სუპების შენარჩუნების ეფექტი შენახვის პერიოდში, მასალების მექანიკური თვისებები და პროდუქტის მუშაობის ცვლილებები გარე ძალების ზემოქმედების დროს. და წყალში ხსნადობა და მასალის ჰიგიენური მაჩვენებელი. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გრანულირებული საკვებისთვის, როგორიცაა ყავა და რძიანი ჩაი, ასევე ნამცხვრების, ყველის, დესერტების და სხვა საკვების საკვები შეფუთვა.
2. ბოტანიკური სამკურნალო მცენარეების კაფსულების გამოყენების ფორმულის დიზაინის ოპტიმიზაცია, დამუშავების პირობების შემდგომი შესწავლა და დამხმარე აგენტების ოპტიმალური შერჩევა და ღრუ კაფსულის პროდუქტების მომზადება. შემოწმებული იქნა ფიზიკური და ქიმიური ინდიკატორები, როგორიცაა მსხვრევადობა, დაშლის დრო, მძიმე ლითონის შემცველობა და მიკრობული შემცველობა.
3. ხილისა და ბოსტნეულის, ხორცპროდუქტების და ა.შ. ახალ შესანახად გამოსაყენებლად, შესხურების, ჩაღრმავების და შეღებვის სხვადასხვა დამუშავების მეთოდების მიხედვით, აირჩიეთ შესაბამისი ფორმულა და შეისწავლეთ დამპალი ხილის მაჩვენებელი, ტენიანობის დაკარგვა, საკვები ნივთიერებების მოხმარება, სიმტკიცე. ბოსტნეული შენახვის პერიოდში შეფუთვის შემდეგ, სიპრიალის და არომატის და სხვა მაჩვენებლები; შეფუთვის შემდეგ ხორცპროდუქტების ფერი, pH, TVB-N მნიშვნელობა, თიობარბიტური მჟავა და მიკროორგანიზმების რაოდენობა.