Reologija ir suderinamumasHPMC/HPSSudėtingas
Raktiniai žodžiai: hidroksipropilmetilceliuliozė; hidroksipropilo krakmolas; reologinės savybės; suderinamumas; Cheminė modifikacija.
Hidroksipropilo metilceliuliozė (HPMC) yra polisacharido polimeras, paprastai naudojamas valgomųjų plėvelių paruošime. Jis plačiai naudojamas maisto ir vaistų srityje. Filmas pasižymi geru skaidrumu, mechaninėmis savybėmis ir alyvos barjerinėmis savybėmis. Tačiau HPMC yra termiškai sukeltas gelis, dėl kurio jis prastas apdorojimo efektyvumas žemoje temperatūroje ir didelėje gamybos energijos suvartojime; Be to, brangi žaliavos kaina riboja plačią programą, įskaitant farmacijos lauką. Hidroksipropilo krakmolas (HPS) yra valgoma medžiaga, plačiai naudojama maisto ir vaisto srityje. Jis turi platų šaltinių asortimentą ir mažą kainą. Tai ideali medžiaga, skirta sumažinti HPMC kainą. Be to, HPS šaltojo gelio savybės gali subalansuoti klampumą ir kitas HPMC reologines savybes. , pagerinti jo apdorojimo efektyvumą žemoje temperatūroje. Be to, valgomosios HPS plėvelė pasižymi puikiomis deguonies barjerų savybėmis, todėl ji gali žymiai pagerinti HPMC valgomosios plėvelės deguonies barjerines savybes.
HPS buvo įpilta į HPMC, kad būtų galima sudėti, ir buvo sukurta HPMC/HPS šalta ir karšta atvirkštinė fazės gelio junginių sistema. Buvo aptartas įtakos savybių dėsnis, buvo aptartas HPS ir HPMC sąveikos mechanizmas, buvo aptartas junginių sistemos suderinamumas ir fazių perėjimas ir nustatytas ryšys tarp junginių sistemos reologinių savybių ir struktūros. Rezultatai rodo, kad junginių sistema turi kritinę koncentraciją (8%), žemiau kritinės koncentracijos, HPMC ir HPS egzistuoja nepriklausomose molekulinėse grandinėse ir fazių srityse; Virš kritinės koncentracijos HPS fazė susidaro tirpale kaip gelio centras, mikrogelio struktūra, sujungta susipynus HPMC molekulinėms grandinėms, pasižymi elgesiu, panašiu į polimero lydalo. Jungtinės sistemos reologinės savybės ir junginio santykis atitinka logaritminės sumos taisyklę ir parodo tam tikrą teigiamą ir neigiamą nuokrypį, tai rodo, kad abu komponentai turi gerą suderinamumą. Sudėtinė sistema yra ištisinė fazės disperizuota fazė „jūros salos“ struktūra žemoje temperatūroje, o nuolatinis fazės perėjimas įvyksta 4: 6, sumažėjus HPMC/HPS junginio santykiui.
Maisto pakuotės, kaip svarbios maisto prekių komponentų, gali užkirsti kelią maisto sugadinimui ir užterštam išoriniams veiksniams cirkuliacijos ir laikymo procese, taip pratęsdamas maisto laiką ir maisto laikymo periodą. Kaip naujos rūšies maisto pakavimo medžiaga, kuri yra saugi ir valgoma, ir netgi turi tam tikrą mitybos vertę, valgomoji plėvelė turi plačias maisto pakuočių ir konservavimo, greito maisto ir farmacijos kapsulių taikymo perspektyvas ir tapo dabartinio maisto tyrimų tašku Su pakuotėmis susiję laukai.
HPMC/HPS kompozicinė membrana buvo paruošta liejimo metodu. Kompozicinės sistemos suderinamumas ir fazių atskyrimas buvo toliau ištirtas nuskaitydama elektronų mikroskopiją, dinaminę termomechaninės savybės analizę ir termogravimetrinę analizę bei kompozicinės membranos mechanines savybes. deguonies pralaidumas ir kitos membranos savybės. Rezultatai rodo, kad visų kompozicinių plėvelių SEM vaizduose nerasta jokios akivaizdžios dviejų fazių sąsajos, daugumos kompozicinių plėvelių DMA rezultatai yra tik vienas stiklo perėjimo taškas, ir DTG kreivėse DTG kreivėse pasirodo tik viena šilumos skilimo smailė. iš daugumos sudėtinių filmų. HPMC turi tam tikrą suderinamumą su HPS. HPS pridėjimas prie HPMC žymiai pagerina kompozicinės membranos deguonies barjero savybes. Kompozicinės membranos mechaninės savybės labai skiriasi atsižvelgiant į sudėtinio santykio ir santykinę aplinkos drėgmę, ir jame yra kryžminio taško, kuris gali pateikti nuorodą į produkto optimizavimą skirtingiems taikymo reikalavimams.
Mikroskopinė morfologija, fazių pasiskirstymas, fazių perėjimas ir kitos HPMC/HPS junginių sistemos mikrostruktūros buvo tiriamos atliekant paprastą jodo dažymo optinio mikroskopo analizę, o jungtinės sistemos skaidrumo ir mechaninės savybės buvo tiriamos ultravioletinių spektrrofotometro ir mechaninių savybių testeriu. Nustatytas ryšys tarp mikroskopinės morfologinės struktūros ir makroskopinio visapusiško HPMC/HPS junginių sistemos efektyvumo. Rezultatai rodo, kad junginių sistemoje yra daug mezofazių, kurios turi gerą suderinamumą. Sudėtinės sistemoje yra fazių perėjimo taškas, o šis fazių perėjimo taškas turi tam tikrą junginio santykį ir tirpalo koncentracijos priklausomybę. Žemiausias junginių sistemos skaidrumo taškas atitinka HPMC fazės perėjimo tašką iš ištisinės fazės į išsklaidytą fazę ir minimalų tempimo modulio tašką. Jauno modulis ir pailgėjimas per pertrauką sumažėjo padidėjus tirpalo koncentracijai, o tai turėjo priežastinį ryšį su HPMC perėjimu iš nepertraukiamos fazės į išsklaidytą fazę.
Refetras buvo naudojamas tiriant cheminio HPS modifikavimo poveikį HPMC/HPS šalto ir karšto atvirkštinės fazės gelio junginių sistemos reologinėms savybėms ir gelio savybėms. Buvo tiriami gebėjimai ir fazių perėjimai, ir buvo nustatytas ryšys tarp mikrostruktūros ir reologinių bei gelio savybių. Tyrimo rezultatai rodo, kad HPS hidroksipropilavimas gali sumažinti junginių sistemos klampumą žemoje temperatūroje, pagerinti junginio tirpalo sklandumą ir sumažinti šlyties plonėjimo reiškinį; HPS hidroksipropilavimas gali susiaurinti jungtinės sistemos tiesinį klampumą. Elastiniame regione sumažėja HPMC/HPS junginių sistemos fazių perėjimo temperatūra, o jungtinės sistemos kietus elgesys žemoje temperatūroje ir aukštoje temperatūroje sklandumas yra pagerinamas. HPMC ir HPS sudaro nuolatines fazes atitinkamai žemoje ir aukštoje temperatūroje, o kaip išsklaidytos fazės nustato kompozicinės sistemos reologines ir gelio savybes aukštoje ir žemoje temperatūroje. Tiek staigus sudėtingos sistemos klampumo kreivės pokytis, tiek Tan delta smailė nuostolių faktoriaus kreivėje atsiranda esant 45 ° C temperatūrai, o tai pakartoja bendrą nuolatinį fazės fenomeną, stebimą jodo dažytuose mikrografuose esant 45 ° C.
HPS cheminio modifikavimo poveikis kompozicinės plėvelės kristalinei struktūrai ir mikro divizialinei struktūrai buvo tiriamas naudojant sinchrotrono radiacijos mažo kampo rentgeno spindulių sklaidos technologiją, o mechaninės savybės, deguonies barjerų savybės ir kompozicinės plėvelės šiluminis stabilumas buvo. sistemingai ištyrė junginių komponentų cheminės struktūros pokyčių įtaką junginių sistemų mikrostruktūrai ir makroskopinėms savybėms. Sinchrotrono spinduliuotės rezultatai parodė, kad HPS hidroksipropilavimas ir dviejų komponentų suderinamumo pagerinimas galėtų žymiai slopinti krakmolo perkristalizaciją membranoje ir paskatinti laisvės savarankiškos struktūros susidarymą kompozicinėje membranoje. HPMC/HPS kompozicinės membranos makroskopinės savybės, tokios kaip mechaninės savybės, šiluminis stabilumas ir deguonies pralaidumas, yra glaudžiai susijusios su jos vidine kristaline struktūra ir amorfine regiono struktūra. Bendras dviejų poveikių poveikis.
Pirmasis skyrius Įvadas
Kaip svarbi maisto prekių komponentas, maisto pakavimo medžiagos gali apsaugoti maistą nuo fizinių, cheminių ir biologinių pažeidimų ir taršos apyvartos ir laikymo metu, išlaikyti paties maisto kokybę, palengvinti maisto vartojimą ir užtikrinti maistą. Ilgalaikis laikymas ir išsaugojimas bei suteikite maisto išvaizdą, kad pritrauktumėte vartojimą ir gautumėte vertę, viršijančią medžiagų kainą [1-4]. Kaip naujos rūšies maisto pakavimo medžiaga, kuri yra saugi ir valgoma, ir netgi turi tam tikrą mitybos vertę, valgomoji plėvelė turi plačias maisto pakuočių ir konservavimo, greito maisto ir farmacijos kapsulių taikymo perspektyvas ir tapo dabartinio maisto tyrimų tašku Su pakuotėmis susiję laukai.
Valgomosios plėvelės yra filmai, turintys porėtą tinklo struktūrą, paprastai gaunamos apdorojant natūralius valgomuosius polimerus. Daugelis natūralių polimerų, esančių gamtoje, turi gelio savybes, o jų vandeniniai tirpalai tam tikromis sąlygomis gali sudaryti hidrogelius, tokius kaip kai kurie natūralūs polisacharidai, baltymai, lipidai ir kt. Natūralūs struktūriniai polisacharidai, tokie kaip krakmolas ir celiuliozė, dėl jų specialios ilgos grandinės spiralės ir stabilių cheminių savybių molekulinės struktūros gali būti tinkamos ilgalaikei ir įvairiai laikymo aplinkai ir buvo plačiai ištirti kaip valgomosios plėvelės formavimo medžiagos. Valgomieji filmai, sukurti iš vieno polisacharido, dažnai turi tam tikrų rezultatų apribojimų. Todėl, norėdami pašalinti pavienių polisacharidų valgomųjų plėvelių apribojimus, gauti specialias savybes arba sukurti naujas funkcijas, sumažinti produktų kainas ir išplėsti savo programas, paprastai naudojamos dviejų rūšių polisacharidai. Arba aukščiau pateiktos natūralūs polisacharidai yra sudėti į papildomų savybių poveikį. Tačiau dėl skirtingų molekulinės struktūros skirtumų tarp skirtingų polimerų yra tam tikra konformacinė entropija, o dauguma polimerų kompleksų yra iš dalies suderinami arba nesuderinami. Polimerų komplekso fazės morfologija ir suderinamumas lems kompozicinės medžiagos savybes. Deformacija ir srauto istorija apdorojimo metu daro didelę įtaką struktūrai. Todėl tiriamos makroskopinės savybės, tokios kaip polimerų kompleksinės sistemos reologinės savybės. Mikroskopinių morfologinių struktūrų, tokių kaip fazės morfologija ir suderinamumas, tarpusavio ryšiai yra svarbūs norint sureguliuoti kompozicinių medžiagų veikimą, analizę ir modifikavimą, apdorojimo technologiją, vadovaujančią formulės projektavimą ir apdorojimo mašinų projektavimą bei gamybos vertinimą. Produkto apdorojimo efektyvumas ir naujų polimerų medžiagų kūrimas ir pritaikymas turi didelę reikšmę.
Šiame skyriuje išsamiai apžvelgiami valgomųjų filmų medžiagos tyrimo būsena ir taikymo eiga; Natūralių hidrogelių tyrimų padėtis; polimerų jungimo tikslas ir metodas bei polisacharidų jungimo tyrimų eiga; Sistemos reologinio tyrimo metodas; The rheological properties and model construction of the cold and hot reverse gel system are analyzed and discussed, as well as the research significance, research purpose and research of this paper content.
1.1 valgomasis filmas
Valgomoji plėvelė reiškia plastifikatorių ir kryžminio sujungimo agentų pridėjimą, pagrįstą natūraliomis valgomomis medžiagomis (tokiomis kaip konstrukciniai polisacharidai, lipidai, baltymai), per skirtingą tarpmolekulinę sąveiką, per sudėtinius, šildymo, dengimo, džiovinimo ir kt. Gydymo struktūra. Tai gali suteikti įvairių funkcijų, tokių kaip pasirenkamos barjerinės savybės dujoms, drėgmei, turiniui ir išorinėms kenksmingoms medžiagoms, kad būtų pagerinta jutimo kokybė ir vidinė maisto struktūra ir prailgintų maisto produktų laikymo laikotarpį ar galiojimo laiką.
1.1.1 Valgomųjų filmų vystymosi istorija
Valgomojo filmo plėtrą galima atsekti XII ir XIII amžiuose. Tuo metu kinai naudojo paprastą vaškavimo metodą citrusams ir citrinoms padengti, o tai efektyviai sumažino vandens praradimą vaisiuose ir daržovėse, kad vaisiai ir daržovės išlaikytų savo originalų blizgesį, taip pratęsdami vaisių ir vaisių galiojimo laiką ir vaisių galią ir vaisių gyvenimą Daržovės, tačiau pernelyg slopina vaisių ir daržovių aerobinį kvėpavimą, todėl sumažėja vaisių fermentacinis. XV amžiuje azijiečiai jau pradėjo kurti valgomus plėveles iš sojos pieno ir panaudojo jį norėdami apsaugoti maistą ir padidinti maisto išvaizdą [20]. XVI amžiuje britai naudojo riebalus, kad padengtų maisto paviršius, kad sumažintų maisto drėgmės praradimą. XIX amžiuje sacharozė pirmiausia buvo naudojama kaip valgomoji riešutų, migdolų ir lazdyno riešutų danga, siekiant išvengti oksidacijos ir rangumo laikymo metu. 1830-aisiais vaisiams, tokiems kaip obuoliai ir kriaušės, pasirodė komerciniai karštakojami parafino filmai. XIX amžiaus pabaigoje želatinos plėvelės purškiamos ant mėsos produktų ir kitų maisto produktų paviršiaus, kad būtų galima išsaugoti maistą. Šeštojo dešimtmečio pradžioje karnaubos vaškas ir kt. Buvo gaminami į vandenyje esančius emulsijas, skirtas šviežių vaisių ir daržovių dengimui ir išsaugojimui. Šeštojo dešimtmečio pabaigoje mėsos produktams taikomi valgomųjų filmų tyrimai pradėjo vystytis, o išsamiausias ir sėkmingiausias pavyzdys yra klizmos produktai, perdirbti iš gyvūnų plonųjų žarnų į korpusus.
Nuo šeštojo dešimtmečio galima sakyti, kad valgomojo filmo koncepcija buvo tik iš tikrųjų pasiūlyta. Nuo to laiko daugelis tyrėjų sukėlė didelį susidomėjimą valgomais filmais. 1991 m. „Nisperes“ pritaikė karboksimetil -celiuliozę (CMC) bananų ir kitų vaisių dengimui ir išsaugojimui, vaisių kvėpavimas sumažėjo, o chlorofilo nuostoliai buvo atidėti. Park ir kt. 1994 m. Pranešė apie efektyvias „Zein“ baltymų plėvelės kliūtis O2 ir CO2, o tai pagerino pomidorų vandens praradimą, vikštį ir spalvos pasikeitimą. 1995 m. Lourdinas panaudojo praskiestą šarminį tirpalą krakmolui gydyti, o glicerinui pridėjo glicerinas, kad būtų galima padengti gaivumą, o tai sumažino braškių vandens praradimo greitį ir atidėtą sugadinimą. Baberjee 1996 m. Patobulino valgomųjų plėvelės savybes mikrolikšvaktyje ir ultragarsiniu būdu apdorojant plėvelę formuojantį skystį, todėl plėvelę formuojančio skysčio dalelės buvo žymiai sumažintos ir pagerėjo homogeninis emulsijos stabilumas. In 1998, Padegett et al. Į sojų pupelių baltymų valgomąją plėvelę pridėjo lizocimas arba nisinas ir panaudojo jį maisto apvyniojimui, ir nustatė, kad pieno rūgšties bakterijų augimas maiste buvo veiksmingai slopinamas [30]. 1999 m. Yin Qinghong ir kt. Naudojamas bičių vaškas, kad būtų galima gaminti plėvelės dangos agentą, skirtą išsaugoti ir laikyti obuolius ir kitus vaisius, kurie galėtų slopinti kvėpavimą, užkirsti kelią susitraukimui ir svorio metimui bei slopinti mikrobų invaziją.
Daugelį metų kukurūzų kepimo stiklinės ledų pakuotėms, glijų ryžių popierius, skirtas saldainių pakuotėms, ir tofu odos mėsos patiekalams yra tipiškos valgomosios pakuotės. Tačiau 1967 m. Komercinių valgomųjų plėvelių pritaikymas praktiškai nebuvo, ir net vaško dengtų vaisių išsaugojimas buvo labai ribotas komerciniu būdu. Iki 1986 m. Kelios kompanijos pradėjo gaminti valgomuosius kino produktus, o iki 1996 m. Valgomųjų kino kompanijų skaičius išaugo iki daugiau nei 600. Šiuo metu valgomųjų filmų taikymas maisto pakuočių išsaugojime didėjo ir pasiekė ir pasiekė AS. Metinės pajamos daugiau nei 100 milijonų JAV dolerių.
1.1.2 valgomųjų filmų charakteristikos ir tipai
Remiantis atitinkamais tyrimais, valgomasis filmas turi šiuos puikius pranašumus: valgomasis filmas gali užkirsti kelią maisto kokybės nuosmukiui ir pablogėjimui, kurį sukelia abipusė įvairių maisto medžiagų migracija; Kai kurie valgomieji plėvelės komponentai turi ypatingą mitybos vertę ir sveikatos priežiūros funkciją; Valgomoji plėvelė pasižymi pasirenkamomis barjerinėmis savybėmis CO2, O2 ir kitoms dujoms; Valgomoji plėvelė gali būti naudojama mikrobangų krosnelei, kepimui, keptam maistui ir vaistų plėvelėms bei danga; Valgomoji plėvelė gali būti naudojama kaip antioksidantai ir konservantai bei kiti nešiotojai, taip prailginant maisto galiojimo laiką; Valgomoji plėvelė gali būti naudojama kaip dažiklių ir mitybos tvirtinimo elementų nešėjas ir kt., Siekiant pagerinti maisto kokybę ir pagerinti maisto jutimo savybes; Valgomoji plėvelė yra saugi ir valgoma, ją galima vartoti kartu su maistu; Valgomųjų pakavimo plėvelės gali būti naudojamos mažų kiekių ar maisto vienetų pakuotėms ir sudaro daugiasluoksnę kompozicinę pakuotę su tradicinėmis pakavimo medžiagomis, o tai pagerina bendrą pakavimo medžiagų kliūtį.
Priežastis, kodėl valgomosios pakuotės plėvelės turi aukščiau pateiktas funkcines savybes, daugiausia grindžiamos tam tikros trijų matmenų tinklo struktūros formavimu, taigi parodo tam tikras stiprumo ir barjero savybes. Valgomosios pakuotės plėvelės funkcinėms savybėms didelę įtaką daro jos komponentų savybės, o vidinio polimero kryžminio sujungimo laipsnį, tinklo struktūros vienodumą ir tankį taip pat turi įtakos skirtingi plėvelės formavimo procesai. Yra akivaizdžių veiklos skirtumų [15, 35]. Valgomieji filmai taip pat pasižymi kitomis savybėmis, tokiomis kaip tirpumas, spalva, skaidrumas ir kt. Tinkamos valgomosios plėvelės pakavimo medžiagos gali būti pasirinktos pagal skirtingą naudojimo aplinką ir supakuotų produktų objektų skirtumus.
Remiantis valgomojo filmo formavimo metodu, jį galima suskirstyti į filmus ir dangas: (1) Iš anksto paruošti nepriklausomi filmai paprastai vadinami filmais. (2) Plonas sluoksnis, suformuotas ant maisto paviršiaus, dengdamas, panardinant ir purškiant, vadinamas danga. Filmai daugiausia naudojami maisto produktams su skirtingais ingredientais, kuriuos reikia atskirai supakuoti (pvz., Pagardinimo paketus ir alyvos paketus patogiame maisto produktuose), maisto produktus su tuo pačiu ingredientu, tačiau juos reikia supakuoti atskirai (pvz., Mažos kavos, pieno miltelių pakuotės, pieno milteliai, ir tt) ir vaistai ar sveikatos priežiūros produktai. Kapsulės medžiaga; Danga daugiausia naudojama šviežio maisto, pavyzdžiui, vaisių ir daržovių, mėsos produktų, dengimui, vaistų dengimui ir kontroliuojamo atpalaidavimo mikrokapsulių surinkimui.
Remiantis valgomosios pakuotės plėvelės filmais formuojančiomis medžiagomis, ją galima suskirstyti į: polisacharidų valgomąjį filmą, baltymų valgomąjį filmą, lipidų valgomąjį filmą, mikrobų valgomąjį filmą ir kompozicinį valgomąjį filmą.
1.1.3 valgomosios plėvelės taikymas
As a new type of food packaging material that is safe and edible, and even has a certain nutritional value, edible film is widely used in the food packaging industry, the pharmaceutical field, the storage and preservation of fruits and vegetables, the processing and preservation mėsos ir vandens produktų, greito maisto gamyba ir aliejaus gamyba. Jis turi plačias pritaikymo galimybes išsaugoti maisto produktus, tokius kaip kepti kepti saldainiai.
1.1.3.1 Taikymas maisto pakuotėje
The film-forming solution is covered on the food to be packaged by spraying, brushing, dipping, etc., to prevent the penetration of moisture, oxygen and aromatic substances, which can effectively reduce the loss of packaging and reduce the number of packaging layers ; significantly reduce the outer layer of the food The complexity of the components of plastic packaging facilitates its recycling and processing, and reduces environmental pollution; it is applied to the separate packaging of some components of multi-component complex foods to reduce the mutual migration between different components, thereby reducing the pollution to the environment. Reduce the spoilage of food or the decline of food quality. Valgomoji plėvelė yra tiesiogiai perdirbta į pakavimo popierių ar pakavimo maišus maisto pakuotėms, kurios ne tik pasiekia saugumą, švarą ir patogumą, bet ir sumažina baltos taršos spaudimą aplinkai.
Kukurūzų, sojų pupelių ir kviečių naudojimas kaip pagrindines žaliavas, popieriaus panašios grūdų plėvelės gali būti paruoštos ir naudojamos dešrų ir kitų maisto produktų pakavimui. Po naudojimo, net jei jie yra išmesti natūralioje aplinkoje, jie yra biologiškai skaidūs ir gali būti paversti dirvožemio trąšomis, siekiant pagerinti dirvožemį. . Naudojant krakmolą, chitozaną ir pupelių dregus kaip pagrindinę medžiagą, valgomąjį vyniojamąjį popierių galima paruošti pakuoti greitą maistą, pavyzdžiui, greito maisto makaronams ir bulvytėms, kurie yra patogūs, saugūs ir labai populiarūs; Naudojami prieskoniams pakuotėms, kietos sriubos. Patogių maisto produktų, tokių kaip žaliavos, pakuotės, kurias galima tiesiogiai paruošti puode, gali užkirsti kelią maisto užterštumui, padidinti maisto mitybą ir palengvinti valymą. Džiovinti avokadai, bulvės ir sulaužyti ryžiai fermentuojami ir paversti polisacharidais, kurie gali būti naudojami naujoms valgomoms vidinėms pakuotėms, kurios yra bespalvės ir skaidrios, paruošti geras deguonies barjero savybes ir mechanines savybes, ir yra naudojamos pieno miltelių pakavimui pakuoti pieno miltelių pakuotes. , salotų aliejus ir kiti produktai [19]. Kariniam maistui, kai produktas bus naudojamas, tradicinė plastikinė pakavimo medžiaga išmetama aplinkoje ir tampa priešo sekimo žymekliu, kurį lengva atskleisti buvimo vietą. Daugia komponentų specialiuose maisto produktuose, tokiuose kaip pica, konditerijos, kečupo, ledų, jogurto, pyragų ir desertų, plastikinės pakuotės medžiagos negali būti tiesiogiai pridedamos prie naudojimo, o valgomosios pakuotės filmas rodo savo unikalius pranašumus, o tai gali sumažinti grupių trupmenos skaičių. Skonio medžiagų migracija pagerina produkto kokybę ir estetiką [21]. Valgomoji pakavimo plėvelė gali būti naudojama tešlos sistemos mikrobangų krosnelėje. Mėsos produktai, daržovės, sūris ir vaisiai yra iš anksto supakuoti purškiant, panardinant ar šepetėliu ir kt.
Nors yra nedaug komercinių valgomųjų pakuočių ir krepšių, buvo užregistruota daug patentų, kuriuose buvo galima formuoti ir pritaikyti potencialią valgomąją pakuotės medžiagą. Prancūzijos maisto reguliavimo institucijos patvirtino industrializuotą valgomojo pakavimo krepšį, pavadintą „Solupan“, kurį sudaro hidroksipropilo metilceliuliozė, krakmolo ir natrio sorbatas, ir yra komerciškai prieinama.
1.1.3.2 Taikymas medicinoje
Želatina, celiuliozės dariniai, krakmolas ir valgomoji guma gali būti naudojama ruošiant minkštus ir kietas kapsules vaistų ir sveikatos produktų apvalkalus, kurie gali veiksmingai užtikrinti vaistų ir sveikatos produktų veiksmingumą, yra saugūs ir valgomi; Kai kurie vaistai turi būdingą kartaus skonį, kurį pacientai sunkiai naudoja. Priimtos valgomosios plėvelės gali būti naudojamos kaip tokių vaistų skonio kūrimo dangos; Kai kurie enterinių polimerų polimerai neištirpsta skrandžio (pH 1,2) aplinkoje, tačiau yra tirpūs žarnyno (pH 6,8) aplinkoje ir gali būti naudojami žarnyno ilgalaikio atpalaidavimo vaisto danga; Taip pat gali būti naudojamas kaip tikslinių vaistų nešėjas.
Blanco-Fernandez ir kt. Paruošė chitozano acetilintą monogliceridų kompozicinę plėvelę ir panaudojo ją nuolatiniam vitamino E antioksidacinio aktyvumo išsiskyrimui, o poveikis buvo puikus. Ilgalaikės antioksidacinės pakuotės medžiagos. Zhang ir kt. sumaišytas krakmolas su želatina, pridėjo polietilenglikolio plastifikatoriaus ir naudojamas tradicinis. Tuščiaviduriai kietos kapsulės buvo paruoštos kompozicinės plėvelės panardinimo procesu, ir buvo tiriamos kompozicinės plėvelės skaidrumo, mechaninės savybės, hidrofilinės savybės ir fazės morfologija. Gera kapsulės medžiaga [52]. Lal ir kt. Padarė kafiriną į valgomąją danga, skirtą žarnyno dengimui paracetamolio kapsulėse, ir ištyrė valgomosios plėvelės mechanines savybes, šilumines savybes, barjerines savybes ir vaistų išsiskyrimo savybes. Rezultatai parodė, kad sorgo danga įvairios kietos gliadino plėvelės kapsulės nebuvo sulaužyta skrandyje, tačiau vaistą išleido žarnyne, kurio pH 6,8. Paik ir kt. Paruoštos HPMC ftalato dalelės, padengtos indometacinu, ir purškė valgomąjį plėvelę formuojantį HPMC skystį ant vaisto dalelių paviršiaus ir ištyrė vaisto įkalinimo greitį, vidutinį vaisto dalelių dalelių dydį, valgomosios plėvelės rezultatai parodė, kad HPMCN padengtas padengtas HPMCN padengtas. Indometacino geriamasis vaistas gali pasiekti tikslą užmaskuoti kartaus vaisto skonį ir skirti vaistų tiekimą. Oladzadabbasabadi ir kt. Sumaišytas modifikuotas sago krakmolas su karageninu, kad paruoštų valgomą kompozicinę plėvelę kaip tradicinės želatinos kapsulių pakaitalą, ir ištyrė jo džiovinimo kinetiką, termomechanines savybes, fizikines ir chemines savybes ir barjerines savybes, rezultatai rodo, kad kompozicinė valgomoji plėvelė turi panašias savybes kaip želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinas ir gali būti želatinų ir gali būti. būti naudojami gaminant farmacijos kapsules.
1.1.3.3 Taikymas vaisių ir daržovių išsaugojime
Šviežiuose vaisiuose ir daržovėse po skynimo vis dar energingai vyksta biocheminės reakcijos ir kvėpavimas, o tai pagreitins vaisių ir daržovių audinių pažeidimus, todėl lengva prarasti drėgmę vaisiuose ir daržovėse kambario temperatūroje, todėl atsiranda kambario temperatūra, todėl atsiranda kambario temperatūra, todėl atsiranda kambario temperatūra, todėl atsiranda drėgmės vaisiuose ir daržovėse, todėl kambario temperatūroje yra. Vidinių audinių kokybė ir vaisių ir daržovių jutiminės savybės. mažėti. Todėl išsaugojimas tapo svarbiausia vaisių ir daržovių saugojimo ir gabenimo problema; Tradiciniai išsaugojimo metodai turi blogą išsaugojimo poveikį ir didelę kainą. Vaisių ir daržovių išsaugojimas padengimas šiuo metu yra efektyviausias kambario temperatūros išsaugojimo būdas. Valgomojo plėvelės formavimo skystis yra padengtas vaisių ir daržovių paviršiuje, kuris gali veiksmingai užkirsti kelią mikroorganizmų invazijai, sumažinti kvėpavimą, vandens praradimą ir maistinių medžiagų praradimą vaisių ir daržovių audiniuose, atidėti vaisių ir daržovių audinių fiziologinį senėjimą, ir laikykite vaisių ir daržovių audinius originalų ir lygų. Blizgi išvaizda, kad būtų pasiekta šviežio ir pratęsimo laikymo laikotarpis. Amerikiečiai naudoja acetil monogliceridą ir sūrį, išgautą iš augalinio aliejaus kaip pagrindinės žaliavos, kad paruoštų valgomąją plėvelę, ir naudoja jį vaisiams ir daržovėms pjaustyti, kad būtų galima išvengti šviežių, užkirsti kelią dehidratacijai, parudijavimui ir mikroorganizmų invazijai, kad jį būtų galima išlaikyti a ilgą laiką. Šviežia būsena. Japonija naudoja šilko atliekas kaip žaliavą, kad galėtų paruošti bulvių šviežiai laikomą plėvelę, kuri gali pasiekti šviežio palaikymo efektą, panašų į šaldytuvą. Amerikiečiai kaip pagrindines žaliavas, kad gautų dangos skystį, naudoja augalinį aliejų ir vaisius, o vaisius supjaustomi švieži ir nustatė, kad konservavimo efektas yra geras.
Marquez ir kt. kaip žaliavas naudojo išrūgų baltymus ir pektiną, ir pridėjo glutaminazės kryžminiam sujungimui, kad paruoštų kompozicinę valgomąją plėvelę, kuri buvo naudojama šviežiai supjaustytų obuolių, pomidorų ir morkų padengti, o tai gali žymiai sumažinti svorio kritimo greitį. , slopina mikroorganizmų augimą šviežiai supjaustytų vaisių ir daržovių paviršiuje ir prailgina tinkamumo laiką laikantis prielaidos, kad išlaikytų šviežių pjaustytų vaisių ir daržovių skonį ir skonį. Shi Lei ir kt. Dengtos raudonos rutulio vynuogės su chitozano valgomosios plėvele, kurios galėtų sumažinti vynuogių svorio metimą ir puvimo greitį, išlaikyti vynuogių spalvą ir ryškumą bei atidėti tirpių kietųjų medžiagų skaidymą. Naudojant chitozaną, natrio alginatą, natrio karboksimetilceliuliozę ir poliakrilatą kaip žaliavas, Liu ir kt. Paruoštos valgomosios plėvelės, naudojant daugiasluoksnę dengimą, skirtas šviežiai laikyti vaisius ir daržoves, ir ištyrė jų morfologiją, tirpumą vandenyje ir kt. Rezultatai parodė, kad natrio karboksimetil celiuliozės-chitozano-glicerolio kompozicinė plėvelė turėjo geriausią konservavimo poveikį. Sun Qingshen ir kt. ištyrė sudėtinę sojų baltymų izoliato plėvelę, naudojamą braškių išsaugojimui, kuris gali žymiai sumažinti braškių transpiraciją, slopina jų kvėpavimą ir sumažina supuvusius vaisius. Ferreira ir kt. Naudojami vaisių ir daržovių liekanų milteliai ir bulvių žievelės milteliai, kad paruotų kompozicinę valgomąją plėvelę, ištyrė vandens tirpumą ir mechanines kompozicinės plėvelės savybes, ir naudojo dengimo metodą, kad išsaugotų hawthorną. Rezultatai parodė, kad Hawthorno galiojimo laikas buvo pratęstas. 50%, svorio kritimo greitis sumažėjo 30–57%, o organinė rūgštis ir drėgmė reikšmingai nepasikeitė. Fu Xiaowei ir kt. Ištyrė šviežių paprikų išsaugojimą chitozano valgomosios plėvele, o rezultatai parodė, kad tai gali žymiai sumažinti šviežių paprikų kvėpavimo intensyvumą laikant ir atidėti paprikų senėjimą. Navarro-Tarazaga ir kt. Naudotas bičių vaško modifikuotas HPMC valgomojo filmo, siekiant išsaugoti slyvas. Rezultatai parodė, kad bičių vaškas gali pagerinti HPMC plėvelių deguonies ir drėgmės barjero savybes ir mechanines savybes. Plyšių svorio kritimo greitis buvo žymiai sumažėjęs, pagerėjo vaisių minkštinimas ir kraujavimas laikant, o slyvų laikymo laikotarpis buvo pailgintas. Tang Liying ir kt. Naudotas „Shellac“ šarminio tirpalo krakmolo modifikavimas, paruošta valgomoji pakavimo plėvelė ir tyrė jo plėvelės savybes; Tuo pačiu metu, naudodamas savo plėvelę formuojantį skystį mangams padengti šviežumui, gali efektyviai sumažinti kvėpavimą, jis gali užkirsti kelią rudojo reiškiniui laikant, sumažinti svorio praradimo greitį ir pailginti laikymo periodą.
1.1.3.4
Meat products with rich nutrients and high-water activity are easily invaded by microorganisms in the process of processing, transportation, storage and consumption, resulting in darkening of color and fat oxidation and other spoilage. Norint pailginti mėsos produktų laikymo laikotarpį ir tinkamumą, būtina pabandyti slopinti fermentų aktyvumą mėsos produktuose ir invazijos į mikroorganizmus ant paviršiaus ir užkirsti kelią spalvų ir kvapų pablogėjimui, kurį sukelia riebalų oksidacija. Šiuo metu valgomųjų filmų išsaugojimas yra vienas iš įprastų metodų, plačiai naudojamų mėsos išsaugojimui namuose ir užsienyje. Palyginus jį su tradiciniu metodu, nustatyta, kad invazija į išorinius mikroorganizmus, oksidacinis riebalų rangumas ir sulčių praradimas žymiai pagerino mėsos produktus, supakuotus iš valgomosios plėvelės, o mėsos produktų kokybė buvo žymiai pagerinta. Tinkamumo laikas pratęstas.
Mėsos gaminių valgomųjų filmų tyrimai prasidėjo šeštojo dešimtmečio pabaigoje, o sėkmingiausias taikymo atvejis buvo kolageno valgomoji plėvelė, kuri buvo plačiai naudojama dešrų gamyboje ir perdirbime. Emiroglu ir kt. Pridėjo sezamo aliejaus į sojų pupelių baltymų valgomąją plėvelę, kad būtų galima sukurti antibakterinę plėvelę, ir ištyrė jo antibakterinį poveikį užšalusiai jautienai. Rezultatai parodė, kad antibakterinė plėvelė gali žymiai slopinti Staphylococcus aureus reprodukciją ir augimą. Wook ir kt. Paruošė „Proanthocianidin“ valgomąją plėvelę ir panaudojo jį šaldytam kiaulienai padengti šviežumui. Buvo ištirtas kiaulienos pjaustymo spalva, pH, TVB-N vertė, tiobarbituro rūgštis ir mikrobų kiekis po 14 dienų laikymo. The results showed that the edible film of proanthocyanidins can effectively reduce the formation of thiobarbituric acid, prevent fatty acid spoilage, reduce the invasion and reproduction of microorganisms on the surface of meat products, improve the quality of meat products, and prolong the storage period and galiojimo laikas. Jiang Shaotong ir kt. Pridėti arbatos polifenolių ir alicino į krakmolo ir modiumo alginato kompozicinį membranos tirpalą ir panaudojo juos išsaugoti atšaldytos kiaulienos šviežumą, kurį buvo galima laikyti 0–4 ° C temperatūroje daugiau nei 19 dienų. Kartagena ir kt. pranešė apie antibakterinį kolageno valgomosios plėvelės, pridėtos naudojant NISIN antimikrobinį agentą, poveikis kiaulienos skiltelių išsaugojimui, tai rodo, kad kolageno valgomoji plėvelė gali sumažinti šaldytų kiaulienos griežinėlių drėgmės migraciją, atidėti mėsos produktų rangumą ir pridėti 2 kolageno plėvelę % % % % % % % %, kai % su Collagen plėvele yra % % % % % %, kai Collagen Film % % % % % yra % % %. Nisin turėjo geriausią išsaugojimo efektą. Wang Rui ir kt. ištyrė natrio alginato, chitozano ir karboksimetilo pluošto pokyčius, palyginant pH, lakiųjų bazinių azoto, paraudimo ir bendro jautienos kolonijų skaičių per 16 dienų. Trijų rūšių valgomoms natrio vitamino plėvelėms buvo naudojamos atšaldytos jautienos šviežumui išsaugoti. Rezultatai parodė, kad valgomoji natrio alginato plėvelė turėjo idealų gaivumo išsaugojimo poveikį. Caprioli ir kt. Apvyniota virta kalakutienos krūtinė su natrio kazeinato valgoma plėvele ir tada ją šaldoma 4 ° C temperatūroje. Tyrimai parodė, kad natrio kazeiato valgomoji plėvelė gali sulėtinti kalakutienos mėsą šaldymo metu. nuožmumo.
1.1.3.5 Taikymas išsaugant vandens produktus
Vandens produktų kokybės mažėjimas daugiausia pasireiškia laisvos drėgmės sumažinimu, skonio pablogėjimu ir vandens produkto tekstūros pablogėjimu. Vandens produktų skilimas, oksidacija, denatūracija ir sausas vartojimas, kurį sukelia mikrobų invazija, yra svarbūs veiksniai, darantys įtaką vandens produktų galiojimo laikui. Užšaldyta saugykla yra dažnas vandens produktų išsaugojimo būdas, tačiau proceso metu taip pat bus tam tikras kokybės blogėjimo laipsnis, kuris ypač rimtas gėlavandenėms žuvims.
Vandeninių produktų valgomojo filmo išsaugojimas prasidėjo aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir dabar buvo plačiai naudojamas. Valgomoji plėvelė gali efektyviai išsaugoti šaldytus vandens produktus, sumažinti vandens nuostolius, taip pat gali būti derinamas su antioksidantais, kad būtų išvengta riebalų oksidacijos, taip siekiant išplėsti galiojimo laiką ir tinkamumo laiką. Meenatchisundaram ir kt. Paruošė krakmolo pagrindu pagamintą kompozicinę valgomąją plėvelę, naudodama krakmolą kaip matricą, ir pridėtus prieskonius, tokius kaip gvazdikėlis ir cinamonas, ir panaudojo ją baltųjų krevetių išsaugojimui. Rezultatai parodė, kad valgomoji krakmolo plėvelė gali veiksmingai slopinti mikroorganizmų augimą, sulėtinti riebalų oksidaciją, prailginti atšaldytų baltųjų krevetių galiojimo laiką 10 ° C ir 4 ° C temperatūroje. Cheng Yuanyuan ir kiti ištyrė „Pullulan“ tirpalo konservantą ir atliko gėlo vandens žuvis. Išsaugojimas gali efektyviai slopinti mikroorganizmų augimą, sulėtinti žuvų baltymų ir riebalų oksidaciją ir turėti puikų išsaugojimo poveikį. Yunus ir kt. Dengtas vaivorykštinis upėtakis su valgomosios želatinos plėvele, prie kurios buvo pridėta lauro lapų eterinio aliejaus, ir ištyrė šaldytuvo konservavimo poveikį 4 ° C temperatūroje. Rezultatai parodė, kad valgomoji želatinos plėvelė buvo veiksminga palaikant vaivorykštės upėtakių kokybę iki 22 dienų. ilgą laiką. Wang Siwei ir kt. Naudotas natrio alginatas, chitozanas ir CMC kaip pagrindinės medžiagos, pridėjo stearino rūgšties valgomojo plėvelės skysčiui paruošti, ir panaudojo jį penaeus vannamei padengti šviežumui. Tyrimas parodė, kad kompozicinė CMC ir chitozano plėvelė skystis turi gerą išsaugojimo poveikį ir gali prailginti galiojimo laiką maždaug 2 dienomis. Yang Shengping ir kiti naudojo chitozano ir tea polifenolio valgomąją plėvelę, skirtą šaldymui ir išsaugojimui, kuris gali veiksmingai slopinti bakterijų dauginimąsi ant haiklto paviršiaus, atidėti lakiųjų druskos rūgšties susidarymą ir pratęsti hairtalio galiojimo laiką iki hairtalio galiojimo iki hairtalio galiojimo iki hairtalio galiojimo iki hairtalio galiojimo iki hairtalio galiojimo iki hairtalio. apie 12 dienų.
1.1.3.6 Taikymas keptame maiste
Keptas maistas yra plačiai populiarus paruoštas valgyti maistas, turintis didelę produkciją. Jis yra apvyniotas polisacharidu ir valgomomis baltymais, kurie gali užkirsti kelią maisto spalvos pokyčiams kepimo proceso metu ir sumažinti alyvos suvartojimą. deguonies ir drėgmės patekimas [80]. Keptas maistas su „Gellan Gum“ gali sumažinti naftos suvartojimą 35–63%, pavyzdžiui, kepant Sashimi, jis gali sumažinti naftos sunaudojimą 63%; Kepdami bulvių traškučius, tai gali sumažinti naftos suvartojimą 35–63%. Sumažintos degalų sąnaudos 60%ir tt [81].
Singthong ir kt. Padarytos valgomosios polisacharidų, tokių kaip natrio alginatas, karboksimetil -celiuliozės ir pektino, plėvelės, kurios buvo naudojamos keptų bananų juostelių dengimui, ir ištyrė alyvos absorbcijos greitį po kepimo. Rezultatai parodė, kad pektinas ir karboksilas keptos bananų juostelės, padengtos metilceliulioze, parodė geresnę jutimo kokybę, tarp kurių pektino valgomoji plėvelė turėjo geriausią poveikį mažinant alyvos absorbciją [82]. Holownia ir kt. Padengtos HPMC ir MC plėvelės ant keptos vištienos filė paviršiaus, siekiant ištirti aliejaus vartojimo pokyčius, laisvojo riebalų rūgščių kiekį ir spalvos vertę kepant aliejuje. Išankstinis padengimas gali sumažinti alyvos absorbciją ir pagerinti naftos tarnavimo laiką [83]. Sheng Meixiang ir kt. Padarytos valgomosios CMC, chitozano ir sojų pupelių baltymų izoliato, padengtų bulvių traškučių plėvelės ir kepė aukštoje temperatūroje, kad ištirtų aliejaus absorbciją, vandens kiekį, spalvą, akrilamido kiekį ir bulvių traškučių jutiminę kokybę. , Rezultatai parodė, kad sojų pupelių baltymų izoliato valgomoji plėvelė daro didelę įtaką keptų bulvių traškučių alyvos suvartojimui sumažinti, o chitozano valgomoji plėvelė daro geresnį poveikį mažinant akrilamido kiekį [84]. Salvador ir kt. padengtas keptų kalmarų žiedų paviršiuje su kviečių krakmolu, modifikuotu kukurūzų krakmolu, dekstrinu ir glitimu, kuris galėtų pagerinti kalmarų žiedų traškumą ir sumažinti alyvos absorbcijos greitį [85].
1.1.3.7 Taikymas kepiniuose
Valgomoji plėvelė gali būti naudojama kaip sklandi danga, siekiant pagerinti kepinių išvaizdą; can be used as a barrier to moisture, oxygen, grease, etc. to improve the shelf life of baked goods, for example, chitosan edible film is used to surface coating bread It can also be used as an adhesive for crisp snacks and snacks, Pavyzdžiui, skrudinti žemės riešutai dažnai dedami klijais, kad padengtų druską ir pagardus [87].
Christos ir kt. Padarytos valgomosios natrio alginato ir išrūgų baltymų plėvelės ir padengė juos ant Lactobacillus rhamnosus probiotinės duonos paviršiaus. Tyrimas parodė, kad probiotikų išgyvenamumas buvo žymiai pagerintas, tačiau dviejų tipų duona parodė virškinimo mechanizmus, todėl valgomosios plėvelės danga nekeičia duonos tekstūros, skonio ir termofizinių savybių [88]. Panuwat et al. Į metil -celiuliozės matricą pridėjo indiško agentūros ekstraktas, kad būtų galima paruošti valgomąją kompozicinę plėvelę, ir panaudojo ją skrudintų anakardžių šviežumui išsaugoti. Rezultatai parodė, kad kompozicinė valgomoji plėvelė gali efektyviai slopinti skrudintus anakardžius laikant. Kalbant pablogėjo kokybė, o skrudintų anakardžių galiojimo laikas buvo pratęstas iki 90 dienų [89]. Schou ir kt. Sukūrė skaidrią ir lanksčią valgomąją plėvelę su natrio kazeinatu ir glicerinu, ir ištyrė jo mechanines savybes, vandens pralaidumą ir pakavimo poveikį keptos duonos griežinėliams. Rezultatai parodė, kad valgomoji natrio kazeiato plėvelė apvyniota kepta duona. Po duonos jo kietumas gali būti sumažintas per 6 valandas nuo laikymo kambario temperatūroje [90]. Du ir kt. Naudota „Apple“ pagaminta valgomoji plėvelė ir pomidorų pagrindu pagaminta valgoma plėvelė, pridėta su augalų eteriniais aliejais, kad apvyniotų keptą vištieną, o tai ne tik slopino mikroorganizmų augimą prieš kepant vištieną, bet ir pagerino vištienos skonį po skrudinimo [91]. Javanmard ir kt. Paruošė valgomąją kviečių krakmolo plėvelę ir panaudojo ją keptų pistacijų branduolių apvyniojimui. Rezultatai parodė, kad valgomoji krakmolo plėvelė gali užkirsti kelią oksidaciniam riešutų ranglumui, pagerinti riešutų kokybę ir prailginti jų galiojimo laiką [92]. Majid ir kt. Naudota išrūgų baltymų valgoma plėvelė skrudintų žemės riešutų padengti, kurie gali padidinti deguonies barjerą, sumažinti žemės riešutų rancidumą, pagerinti skrudintų žemės riešutų trapumą ir prailginti jo laikymo periodą [93].
1.1.3.8 Taikymas konditerijos gaminiuose
The candy industry has high requirements for the diffusion of volatile components, so for chocolate and candies with polished surfaces, it is necessary to use water-soluble edible films to replace the coating liquid containing volatile components. Valgomosios pakuotės plėvelė gali sudaryti sklandų apsauginę plėvelę ant saldainių paviršiaus, kad sumažintų deguonies ir drėgmės migraciją [19]. Išrūgų baltymų valgomųjų plėvelių pritaikymas konditerijos gaminiuose gali žymiai sumažinti jo lakiųjų komponentų difuziją. Kai šokoladas naudojamas riebiems maisto produktams, tokiems kaip sausainiai ir žemės riešutų sviestas change in its flavor. Pridėjus valgomosios plėvelės pakavimo medžiagos sluoksnį su tepalo barjerine funkcija, galite išspręsti šią problemą [94].
Nelsonas ir kt. Naudojama valgomoji plėvelė metilceliuliozė, kad padengtų saldainius, kuriuose yra keli lipidai, ir parodė labai mažą lipidų pralaidumą, taip slopindamas šokolado šalčio reiškinį [95]. „Meyers“ pritaikė hidrogelio-wax dvisluoksnę valgomąją plėvelę kramtančiai gumai, kuri galėtų pagerinti jo sukibimą, sumažinti vandens lakitilizaciją ir prailginti jo galiojimo laiką [21]. Vanduo, kurį paruošė Fadini ir kt. Buvo ištirta „Decollagen-Cocoa“ sviesto valgomosios kompozicinės plėvelės, atsižvelgiant į jos mechanines savybes ir vandens pralaidumą, ir ji buvo naudojama kaip danga šokoladiniams produktams, kurių rezultatai yra geri [96].
1.1.4 celiuliozės pagrindu pagamintos valgomosios plėvelės
Celiuliozės pagrindu pagaminta valgomoji plėvelė yra tam tikra valgomoji plėvelė, pagaminta iš gausiausios celiuliozės ir jos darinių gamtoje kaip pagrindinės žaliavos. Celiuliozės pagrindu pagaminta valgomoji plėvelė yra bekvapė ir beskonis, ji turi gerą mechaninį stiprumą, alyvos barjerų savybes, skaidrumą, lankstumą ir geras dujų barjero savybes. Tačiau dėl hidrofilinio celiuliozės pobūdžio celiuliozės pagrindu pagamintos valgomosios plėvelės atsparumas vandens efektyvumas paprastai yra palyginti prastas [82, 97–99].
Celiuliozės pagrindu pagaminta valgomoji plėvelė, pagaminta iš atliekų medžiagų maisto pramonės gamyboje, gali gauti valgomųjų pakuočių plėveles, pasižyminčias puikiu našumu, ir gali pakartotinai naudoti atliekų medžiagas, kad padidintų papildomą produktų vertę. Ferreira ir kt. sumaišyti vaisių ir daržovių liekanų milteliai su bulvių žievelės milteliais, kad būtų paruoštas celiuliozės pagrindu pagaminta valgomoji kompozicinė plėvelė, ir pritaikė ją gaiviai, kad būtų išsaugotas gaivumas, ir pasiekė gerus rezultatus [62]. Tan Huizi ir kt. Kaip pagrindinę medžiagą, naudojo maistinį pluoštą, išgautą iš pupelių dregų, ir pridėjo tam tikrą kiekį tirštiklio , patogu ir maistingą medžiagų paketą ištirpinti tiesiai į karštą vandenį.
Vandenyje tirpūs celiuliozės dariniai, tokie kaip metil-celiuliozė (MC), karboksimetil-celiuliozė (CMC) ir hidroksipropilo metil-celiuliozė (HPMC), gali sudaryti ištisinę matricą ir dažniausiai naudojami valgomųjų plėvelių vystymosi ir tyrimų metu. Xiao Naiyu ir kt. Naudotas MC kaip pagrindinį plėvelę formuojantį substratą, pridėjo polietilenglikolio ir kalcio chlorido bei kitų pagalbinių medžiagų, paruoštą MC valgomąją plėvelę liejimo metodu ir pritaikė ją išsaugoti olecranon, kuris gali pratęsti olecranono burną. Peacho galiojimo laikas yra 4,5 dienos [101]. Esmaeili ir kt. Paruošta MC valgomoji plėvelė liejant ir pritaikė ją ant augalų eterinio aliejaus mikrokapsulių padengimo. Rezultatai parodė, kad MC plėvelė turi gerą aliejų blokavimo efektą ir gali būti pritaikyta maisto pakuotėms, kad būtų išvengta riebalų rūgščių sugadinimo [102]. Tian ir kt. Modifikuotos MC valgomosios plėvelės su stearino rūgštimi ir nesočiomis riebalų rūgščiais, kurios galėtų pagerinti MC valgomųjų plėvelių vandens blokavimo savybes [103]. Lai Fengying ir kt. ištyrė tirpiklio tipo poveikį MC valgomosios plėvelės plėvelės formavimo procesui ir valgomosios plėvelės barjerinėms savybėms bei mechaninėms savybėms [104].
CMC membranos pasižymi geromis barjerinėmis savybėmis O2, CO2 ir aliejams ir yra plačiai naudojamos maisto ir vaistų srityje [99]. Bifani ir kt. Paruoštos CMC membranos ir ištyrė lapų ekstraktų poveikį vandens barjerinėms savybėms ir dujų barjerinėms savybėms. Rezultatai parodė, kad lapų ekstraktų pridėjimas gali žymiai pagerinti membranų drėgmės ir deguonies barjerų savybes, bet ne CO2. Barjero savybės yra susijusios su ekstrakto koncentracija [105]. De Moura ir kt. Paruoštos chitozano nanodalelės sustiprino CMC plėveles ir ištyrė kompozicinių plėvelių šiluminį stabilumą, mechanines savybes ir vandens tirpumą. Rezultatai rodo, kad chitozano nanodalelės gali efektyviai pagerinti CMC plėvelių mechanines savybes ir šiluminį stabilumą. Lytis [98]. Ghanbarzadeh ir kt. Paruoštos CMC valgomosios plėvelės ir ištyrė glicerolio ir oleino rūgšties poveikį CMC plėvelių fizikinėms ir cheminėms savybėms. Rezultatai parodė, kad plėvelių barjerinės savybės buvo žymiai pagerėjusios, tačiau mechaninės savybės ir skaidrumas sumažėjo [99]. Cheng ir kt. Paruošė karboksimetil celiuliozės-Konjac gliukomannan valgomosios kompozicinės plėvelės ir ištyrė palmių aliejaus poveikį kompozicinės plėvelės fizikinėms ir cheminėms savybėms. Rezultatai parodė, kad mažesnės lipidų mikrosferos gali žymiai padidinti kompozicinę plėvelę. Paviršiaus hidrofobiškumas ir vandens molekulės prasiskverbimo kanalo kreivumas gali pagerinti membranos drėgmės barjerą [106].
HPMC pasižymi geromis plėvelėmis formuojančiomis savybėmis, o jos plėvelė yra lanksti, skaidri, bespalvės ir be kvapo, ir pasižymi geromis alyvos barjerų savybėmis, tačiau reikia pagerinti jo mechanines savybes ir vandens blokavimo savybes. Zuniga ir kt. Tyrimas. parodė, kad pradinė HPMC plėvelės formavimo tirpalo mikrostruktūra ir stabilumas gali smarkiai paveikti plėvelės paviršių ir vidinę struktūrą, o alyvos lašeliai patenka formuojant plėvelės struktūrą, gali reikšmingai paveikti šviesos pralaidumą ir paviršiaus aktyvumą, kai yra paviršiaus aktyvumas ir paviršiaus aktyvumas. Filmas. Pridedant agentą, gali pagerinti plėvelės formavimo tirpalo stabilumą, o tai savo ruožtu daro įtaką plėvelės paviršiaus struktūrai ir optinėms savybėms, tačiau mechaninės savybės ir oro pralaidumas nėra sumažintas [107]. Klangmuang ir kt. Naudojamas ekologiškai modifikuotas molio ir bičių vaškas, siekiant pagerinti ir modifikuoti HPMC valgomąją plėvelę, siekiant pagerinti HPMC plėvelės mechanines ir barjerines savybes. Tyrimas parodė, kad po bičių vaško ir molio modifikavimo HPMC valgomosios plėvelės mechaninės savybės buvo palyginamos su valgomosios plėvele. Buvo pagerėjęs drėgmės komponentų našumas [108]. Dogan ir kt. Paruošta HPMC valgomoji plėvelė, naudota mikrokristalinė celiuliozė, kad sustiprintų ir modifikuotų HPMC plėvelę, ir ištyrė plėvelės vandens pralaidumą ir mechanines savybes. Rezultatai parodė, kad modifikuotos plėvelės drėgmės barjero savybės reikšmingai nepasikeitė. , tačiau jo mechaninės savybės buvo žymiai pagerintos [109]. Choi ir kt. Į HPMC matricą pridėjo raudonėlio lapų ir bergamotų eterinio aliejaus, kad būtų galima paruošti valgomąją kompozicinę plėvelę, ir pritaikė jį šviežių slyvų dengimo išsaugojimui. Tyrimas parodė, kad valgomoji kompozicinė plėvelė gali efektyviai slopinti slyvų kvėpavimą, sumažinti etileno gamybą, sumažinti svorio metimo greitį ir pagerinti slyvų kokybę [110]. Esteghlal ir kt. Sumaišytas HPMC su želatina, kad būtų paruošti valgomieji kompoziciniai filmai ir tyrinėjo valgomus kompozicinius filmus. HPMC želatinos fizikinės ir cheminės savybės, mechaninės savybės ir suderinamumas parodė, kad HPMC želatinos kompozicinių plėvelių tempimo savybės reikšmingai nepasikeitė, o tai buvo galima naudoti ruošiant vaistines kapsules [111]. Villacres ir kt. ištyrė HPMC-Cassava krakmolo valgomųjų kompozicinių plėvelių mechanines, dujų barjerines savybes ir antibakterines savybes. Rezultatai parodė, kad kompozicinės plėvelės pasižymi geromis deguonies barjerinėmis savybėmis ir antibakteriniu poveikiu [112]. Byun ir kt. Paruoštos šelako-HPMC kompozicinės membranos ir ištyrė emulsiklių ir šelako koncentracijos tipų poveikį kompozicinėms membranoms. Emulsiklys sumažino kompozicinės membranos vandens blokavimo savybes, tačiau jos mechaninės savybės reikšmingai nesumažėjo; Šelako pridėjimas žymiai pagerino HPMC membranos šiluminį stabilumą, o jos poveikis padidėjo padidėjus šelako koncentracijai [113].
1.1.5 krakmolo pagrindu pagaminti valgomieji filmai
Krakmolas yra natūralus valgomųjų plėvelių paruošimo polimeras. Jis turi plataus šaltinio, mažos kainos, biologinio suderinamumo ir mitybos vertės pranašumus ir yra plačiai naudojamas maisto ir farmacijos pramonėje [114–117]. Pastaruoju metu tyrinėjo gryno krakmolo valgomųjų filmų ir krakmolo pagrindu sukurtų kompozicinių filmų, skirtų maisto laikymui ir išsaugojimui, atsirado vienas po kito [118]. Aukštas amilozės krakmolas ir jo hidroksipropilintas modifikuotas krakmolas yra pagrindinė medžiaga, skirta ruošti valgomųjų plėvelių krakmolą [119]. Krakmolo retrogradacija yra pagrindinė jo sugebėjimo formuoti filmą priežastis. Kuo didesnis amilozės kiekis, tuo griežtesnis tarpmolekulinis ryšys, tuo lengviau gaminti retrogradaciją ir tuo geresnė plėvelės formavimo savybė ir galutinis plėvelės tempimo stiprumas. didesnis. Amilozė gali padaryti vandenyje tirpias plėveles, turinčias mažą deguonies pralaidumą, o aukštos amilozės plėvelių barjerinės savybės nesumažės esant aukštos temperatūros aplinkoje, o tai gali veiksmingai apsaugoti supakuotą maistą [120].
„Blaials“ ir bekvapių krakmolo plėvelė turi gerą skaidrumą, tirpumą vandenyje ir dujų barjerinės savybės, tačiau ji parodo gana stiprų hidrofiliškumą ir prastas drėgmės barjero savybes, todėl ji daugiausia naudojama maisto deguonies ir alyvos barjero pakuotėje [121–123]. Be to, krakmolo pagrindu pagamintos membranos yra linkusios į senėjimą ir retrogradaciją, o jų mechaninės savybės yra gana prastos [124]. Siekdamas įveikti aukščiau pateiktus trūkumus, krakmolą galima modifikuoti fiziniais, cheminiais, fermentiniais, genetiniais ir priedais metodais, siekiant pagerinti krakmolo pagrindu pagamintų valgomųjų plėvelių savybes [114].
Zhang Zhengmao ir kt. Naudojama ypač smulkaus krakmolo valgomoji plėvelė braškėms padengti ir nustatė, kad ji gali veiksmingai sumažinti vandens nuostolius, atidėti tirpaus cukraus kiekio sumažėjimą ir efektyviai pailginti braškių laikymo laikotarpį [125]. Garcia ir kt. Modifikuotas krakmolas su skirtingais grandinės santykiais, kad būtų galima gauti modifikuotą krakmolo plėvelę formuojantį skystį, kuris buvo naudojamas šviežių braškių dangos plėvelės išsaugojimui. Greitis ir skilimo greitis buvo geresni nei nepadengtos grupės [126]. Ghanbarzadeh ir kt. Modifikuotas krakmolas citrinos rūgšties kryžminiu sujungimu ir gavo chemiškai sujungtą modifikuotą krakmolo plėvelę. Tyrimai parodė, kad po kryžminio sujungimo modifikavimo buvo pagerėję krakmolo plėvelių drėgmės barjero savybės ir mechaninės savybės [127]. Gao Qunyu ir kt. Atliktas fermentinis krakmolo ir gauto krakmolo plėvelės hidrolizė ir padidėjo jo mechaninės savybės, tokios kaip tempimo stipris, pailgėjimas ir sulankstomas atsparumas, o drėgmės barjero našumas padidėjo padidėjus fermento veikimo laikui. žymiai pagerėjo [128]. Parra ir kt. Prie tapiokos krakmolo pridėjo kryžminį ryšį, kad paruoštų valgomąją plėvelę, turinčią geras mechanines savybes ir mažai vandens garų perdavimo greitį [129]. Fonseca ir kt. naudotas natrio hipochloritas oksiduoti bulvių krakmolą ir paruošė valgomąją oksiduoto krakmolo plėvelę. Tyrimas parodė, kad jo vandens garų perdavimo greitis ir tirpumas vandenyje buvo žymiai sumažėjęs, o tai gali būti taikoma pakavimui į didelio vandens aktyvumo maistą [130].
Sudėtingas krakmolas su kitais valgomais polimerais ir plastifikatoriais yra svarbus būdas pagerinti krakmolo pagrindu pagamintų valgomųjų plėvelių savybes. Šiuo metu dažniausiai naudojami sudėtingi polimerai dažniausiai yra hidrofiliniai koloidai, tokie kaip pektinas, celiuliozė, jūros dumblių polisacharidas, chitozanas, karageninis ir Xantano guma [131].
Maria Rodriguez ir kt. Kaip pagrindinės medžiagos kaip pagrindinės medžiagos paruošti valgomųjų plėveles paruošti, naudotas bulvių krakmolas ir plastifikatoriai ar paviršiaus aktyviosios medžiagos, parodant, kad plastifikatoriai gali padidinti plėvelės lankstumą, o paviršiaus aktyviosios medžiagos gali sumažinti plėvelės tempimą [132]. Santana ir kt. Naudojami nanopluoštai, siekiant patobulinti ir modifikuoti „Cassava“ krakmolo valgomuosius plėveles, ir gavo krakmolo pagrindu sukurtas valgomųjų kompozicinių plėvelių, turinčių patobulintas mechanines savybes, barjerines savybes ir šiluminį stabilumą [133]. Azevedo ir kt. Sudėtingi išrūgų baltymai su termoplastiniu krakmolu, kad būtų paruošti vienoda plėvelės medžiaga, rodanti, kad išrūgų baltymai ir termoplastinis krakmolas turi stiprų tarpfazinį sukibimą, o išrūgų baltymai gali žymiai pagerinti krakmolo prieinamumą. Vandenį blokuojančios ir mechaninės valgomųjų plėvelių savybės [134]. Edhirej ir kt. Paruošė tapiokos krakmolo pagrindu sukurtą valgomąją plėvelę ir ištyrė plastifikatoriaus poveikį fizinei ir cheminei struktūrai, mechaninėms filmams ir šiluminėms savybėms. Rezultatai rodo, kad plastifikatoriaus tipas ir koncentracija gali smarkiai paveikti tapijokos krakmolo plėvelę. Palyginti su kitais plastifikatoriais, tokiais kaip karbamidas ir trietilenglikolio, pektinas turi geriausią plastifikuojantį efektą, o pektinui-plastikinė krakmolo plėvelė pasižymi geromis vandens blokavimo savybėmis [135]. Saberi ir kt. Naudotas žirnių krakmolas, guaro guma ir glicerinas valgomųjų kompozicinių plėvelių paruošimui. Rezultatai parodė, kad žirnių krakmolas vaidino pagrindinį vaidmenį plėvelės storio, tankio, sanglaudos, vandens pralaidumo ir tempimo stiprumo vaidmenyje. Guaro guma Tai gali paveikti membranos tempimo stiprumą ir elastinį modulį, o glicerolis gali pagerinti membranos lankstumą [136]. Ji ir kt. Sudėtingas chitozano ir kukurūzų krakmolas ir pridėjo kalcio karbonato nanodalelių, kad paruotų krakmolo pagrindu pagamintą antibakterinę plėvelę. Tyrimas parodė, kad tarp krakmolo ir chitozano susidarė tarpmolekuliniai vandenilio jungtys, o mechaninės plėvelės savybės buvo ir sustiprintos antibakterinės savybės [137]. Meira ir kt. Patobulinta ir modifikuota kukurūzų krakmolo valgomoji antibakterinė plėvelė su kaolino nanodalelėmis, o kompozicinės plėvelės mechaninės ir šiluminės savybės buvo pagerintos, o antibakterinis poveikis neturėjo įtakos [138]. Ortega-Toro ir kt. Pridėjo HPMC į krakmolą ir pridėjo citrinos rūgšties, kad būtų galima paruošti valgomąją plėvelę. Tyrimas parodė, kad pridedant HPMC ir citrinos rūgšties, gali efektyviai slopinti krakmolo senėjimą ir sumažinti valgomosios plėvelės vandens pralaidumą, tačiau deguonies barjero savybės sumažėja [139].
1.2 Polimero hidrogeliai
Hidrogeliai yra hidrofilinių polimerų klasė, turinti trimatę tinklo struktūrą, kuri netirpsta vandenyje, bet gali būti išsipūtusios vandeniu. Makroskopiškai hidrogelis turi neabejotiną formą, negali tekėti ir yra kieta medžiaga. Mikroskopiškai vandenyje tirpios molekulės gali būti paskirstytos skirtingų formų ir dydžių hidrogelyje ir difuziškai skirtingais difuzijos greičiais, todėl hidrogelis pasižymi tirpalo savybėmis. Vidinė hidrogelių struktūra turi ribotą stiprumą ir lengvai sunaikinta. Tai yra būsenoje tarp kieto ir skysčio. Jis turi panašų elastingumą kaip kietas ir aiškiai skiriasi nuo tikros kietos medžiagos.
1.2.1 Polimero hidrogelių apžvalga
1.2.1.1 Polimero hidrogelių klasifikacija
Polimerinis hidrogelis yra trimatė tinklo struktūra, sudaryta iš fizinio ar cheminio kryžminio ryšio tarp polimerų molekulių [143–146]. Jis sugeria didelį vandens kiekį vandenyje, kad išsipūtų, ir tuo pačiu gali išlaikyti savo trijų matmenų struktūrą ir būti netirpus vandenyje. vandens.
Yra daugybė būdų, kaip klasifikuoti hidrogelius. Remiantis kryžminio sujungimo savybių skirtumu, jas galima suskirstyti į fizinius gelius ir cheminius gelius. Fizinius gelius sudaro santykinai silpni vandenilio ryšiai, joniniai ryšiai, hidrofobinė sąveika, van der Waals jėgos ir fizinis įsipainiojimas tarp polimerų molekulinių grandinių ir kitų fizinių jėgų, ir gali būti paverčiamos tirpalais skirtingose išorinėse aplinkose. Jis vadinamas grįžtamuoju geliu; Cheminis gelis paprastai yra nuolatinė trimatė tinklo struktūra, suformuota kryžminiu būdu sujungus cheminius ryšius, tokius kaip kovalentiniai ryšiai, esant šilumai, šviesai, iniciatoriui ir kt., Kai gelis susidaro, jis yra negrįžtamas ir nuolatinis, dar žinomas kaip Už tikrąjį kondensatą [147–149]. Paprastai fiziniams geliams nereikia modifikuoti cheminė medžiaga ir joje yra mažai toksiškumo, tačiau jų mechaninės savybės yra palyginti prastos ir sunku atlaikyti didelį išorinį stresą; Cheminiai geliai paprastai turi geresnį stabilumą ir mechanines savybes.
Remiantis skirtingais šaltiniais, hidrogelius galima suskirstyti į sintetinius polimerų hidrogelius ir natūralius polimerų hidrogelius. Sintetiniai polimerų hidrogeliai yra hidrogeliai, susidarantys sintetinių polimerų cheminės polimerizacijos, daugiausia apimančių poliakrilo rūgštį, polivinil acetatą, poliakrilamidą, polietileno oksidą ir kt.; Natūralūs polimerų hidrogeliai yra polimerų hidrogeliai, susidarantys kryžminant natūralių polimerų, tokių kaip polisacharidai ir baltymai, gamtoje, įskaitant celiuliozę, alginatą, krakmolą, agarozę, hialurono rūgštį, želatiną ir kolageną [6, 7, 150], 151]. Natūralūs polimerų hidrogeliai paprastai pasižymi plačiu šaltinio, mažos ir toksiškumo ir toksiškumo savybėmis, o sintetiniai polimerų hidrogeliai paprastai yra lengvai apdorojami ir turi didelį derlių.
Remiantis skirtingomis reakcijomis į išorinę aplinką, hidrogelius taip pat galima suskirstyti į tradicinius hidrogelius ir išmaniuosius hidrogelius. Tradiciniai hidrogeliai yra gana nejautrūs išorinės aplinkos pokyčiams; Išmanieji hidrogeliai gali pajusti nedidelius išorinės aplinkos pokyčius ir sukelti atitinkamus fizinės struktūros ir cheminių savybių pokyčius [152-156]. Temperatūrai jautriems hidrogeliams tūris keičiasi atsižvelgiant į aplinkos temperatūrą. Paprastai tokiuose polimeriniuose hidrogeliuose yra hidrofilinių grupių, tokių kaip hidroksilas, eteris ir amidas arba hidrofobinės grupės, tokios kaip metilas, etilas ir propil. Išorinės aplinkos temperatūra gali paveikti hidrofilinę ar hidrofobinę gelio molekulių sąveiką, vandenilio ryšį ir vandens molekulių bei polimerų grandinių sąveiką, taip paveikdama gelio sistemos pusiausvyrą. PH jautriems hidrogeliams sistemoje paprastai yra rūgščių bazės modifikuojančių grupių, tokių kaip karboksilo grupės, sulfoninės rūgšties grupės ar amino grupės. Kintančioje pH aplinkoje šios grupės gali absorbuoti ar išsiskirti protonus, keičiant vandenilio ryšį geliniame ir skirtumą tarp vidinių ir išorinių jonų koncentracijų, todėl gelio tūris pasikeitė. Elektrinio lauko, magnetinio lauko ir šviesiai jautrių hidrogelių, juose yra atitinkamai funkcinių grupių, tokių kaip polielektrolitai, metalo oksidai ir fotosenvos grupės. Esant skirtingiems išoriniams dirgikliams, keičiama sistemos temperatūra arba jonizacijos laipsnis, o tada gelio tūris keičiamas pagal principą, panašų į temperatūrą ar pH jautrų hidrogelį.
Remiantis skirtingais geliniais elgesiu, hidrogelius galima suskirstyti į šaltuosius sukeltus gelius ir šiluminius sukeltus gelius [157]. Šaltas gelis, trumpai vadinamas šaltu geliu, yra makromolekulė, egzistuojanti atsitiktinių ritinių pavidalu aukštoje temperatūroje. Aušinimo proceso metu, dėl tarpmolekulinių vandenilio jungčių veikimo, palaipsniui formuojasi spiraliniai fragmentai, taip užbaigdami procesą iš tirpalo. Perėjimas prie gelio [158]; Termo-sukeltas gelis, vadinamas šiluminiu geliu, yra makromolekulė tirpalo būsenoje žemoje temperatūroje. Šildymo proceso metu trimatė tinklo struktūra susidaro per hidrofobinę sąveiką ir kt., Taip užbaigiant geliacijos perėjimą [159], 160].
Hidrogelius taip pat galima suskirstyti į homopolimerinius hidrogelius, kopolimerizuotus hidrogelius ir interpenetruojančius tinklo hidrogelius, pagrįstus skirtingomis tinklo savybėmis, mikroskopiniais hidrogeliais ir makroskopiniais hidrogeliais, pagrįstais skirtingais gelio dydžiais ir biodeginamomis savybėmis. Skirtingai suskirstomi į skaidomus hidrogelius ir nesergamus hidrogelius.
1.2.1.2 Natūralių polimerų hidrogelių taikymas
Natūralūs polimerų hidrogeliai pasižymi gero biologinio suderinamumo, didelio lankstumo, gausių šaltinių, jautrumo aplinkai savybėms, didelio vandens sulaikymo ir mažo toksiškumo, yra plačiai naudojami biomedicinos, maisto perdirbimo, aplinkos apsaugos, žemės ūkio ir miško gamybos. naudojamas pramonėje ir kitose srityse [142, 161–165].
Natūralių polimerų hidrogelių taikymas biomedicininiuose laukuose. Natural polymer hydrogels have good biocompatibility, biodegradability, and no toxic side effects, so they can be used as wound dressings and directly contact human tissues, which can effectively reduce the invasion of microorganisms in vitro, prevent the loss of body fluids, and allow oxygen praeiti pro. Skatina žaizdų gijimą; Gali būti naudojamas kontaktiniams lęšiams paruošti, turint patogų dėvėjimą, gerą deguonies pralaidumą ir pagalbinį akių ligų gydymą [166, 167]. Natūralūs polimerai yra panašūs į gyvų audinių struktūrą ir gali dalyvauti normaliame žmogaus kūno metabolizme, todėl tokie hidrogeliai gali būti naudojami kaip audinių inžinerinių pastolių medžiagos, audinių inžinerijos kremzlės taisymas ir kt. Audinių inžinerinių pastolių galima klasifikuoti į išankstinius. formos ir įpurškiami pastoliai. Iš anksto sudėti stentai naudoja vandenį. Speciali trimatė gelio tinklo struktūra leidžia jam atlikti tam tikrą palaikomąjį vaidmenį biologiniuose audiniuose, tuo pačiu užtikrinant specifinę ir pakankamą ląstelių augimo erdvę, taip pat gali sukelti ląstelių augimą, diferenciaciją ir skilimą bei skilimą ir skilimą bei skilimą ir skilimą bei skilimą ir skilimą bei skilimą ir skilimą bei skilimą ir skilimą bei skilimą. žmogaus kūno absorbcija [168]. Injekciniai stentai naudoja hidrogelių fazės perėjimo elgseną, kad greitai sudarytų gelius po to, kai buvo sušvirkšta tekančio tirpalo būsenoje, o tai gali sumažinti pacientų skausmą [169]. Kai kurie natūralūs polimerų hidrogeliai yra jautrūs aplinkai, todėl jie yra plačiai naudojami kaip vaistų kontroliuojamos atpalaidavimo medžiagos, todėl juose įtraukti vaistai gali būti išleisti į reikiamas žmogaus kūno dalis nustatytu ir kiekybiniu būdu, sumažindami toksišką ir šoną, mažindami toksišką ir šoną Vaistų poveikis žmogaus kūnui [170].
Natūralių polimerų hidrogelių taikymas su maistu susijusiuose laukuose. Natūralūs polimerų hidrogeliai yra svarbi trijų žmonių patiekalų per dieną dalis, pavyzdžiui, kai kurie desertai, saldainiai, mėsos pakaitalai, jogurtas ir ledai. Jis dažnai naudojamas kaip maisto priedas maisto prekėse, kurios gali pagerinti jo fizines savybes ir suteikti sklandų skonį. Pavyzdžiui, jis naudojamas kaip tirštiklis sriubose ir padažuose, kaip sulčių emulsiklis ir pakabinamasis agentas. Pieno gėrimuose, kaip geliavimo agentas pudinguose ir aspiksinėse žaidimuose, kaip aiškus agentas ir putplasčio stabilizatorius aluje, kaip sūrio sinerezės inhibitorius, kaip sūrio sūrio inhibitorius, kaip sūrio sūrio, kaip krakmolo retrogradacijos inhibitoriai, naudojami duonoje ir svieste [171–174. ]. Iš maisto priedų vadovo galima pastebėti, kad daugybė natūralių polimerų hidrogelių yra patvirtinami kaip maisto perdirbimo maisto priedai [175]. Natūralūs polimerų hidrogeliai yra naudojami kaip mitybos stiprintuvai kuriant sveikatos produktus ir funkcinius maisto produktus, tokius kaip dietiniai pluoštai, naudojami svorio metimo produktuose ir antikonstavimo produktuose [176, 177]; Kaip prebiotikai, jie naudojami storosios žarnos sveikatos priežiūros priemonėse ir produktuose siekiant užkirsti kelią storosios žarnos vėžiui [178]; Natūralūs polimerų hidrogeliai gali būti paversti valgomomis arba skaidomomis dangomis ar plėvelėmis, kurios gali būti naudojamos maisto pakavimo medžiagų, tokių kaip vaisių ir daržovių išsaugojimas, lauke, padengdami jas ant vaisių ir daržovių ant paviršiaus, jis gali prailginti tinkamos savybės laiką. vaisių ir daržovių bei laikykite vaisius ir daržoves šviežias ir švelnus; Jis taip pat gali būti naudojamas kaip pakavimo medžiagos patogiam maisto produktams, tokiems kaip dešros ir pagardai, kad būtų lengviau valyti [179, 180].
Natūralių polimerų hidrogelių taikymas kituose laukuose. Kalbant apie kasdienius reikmenis, jis gali būti pridėtas prie kreminės odos priežiūros ar kosmetikos, o tai gali ne tik užkirsti kelią produktui išdžiūti sandėliuose, bet ir trunkantis drėkinimas bei odos drėkinimas; Jis gali būti naudojamas formuojant, drėkinant ir lėtai kvepalų išlaisvinimą grožio makiaže; Jis gali būti naudojamas kasdieniuose poreikiuose, tokiuose kaip popieriniai rankšluosčiai ir sauskelnės [181]. Žemės ūkyje jis gali būti naudojamas siekiant atsispirti sausrai ir apsaugoti sodinukus bei sumažinti darbo intensyvumą; Kaip augalų sėklų dangos agentas, jis gali žymiai padidinti sėklų daigumo greitį; Kai jis naudojamas daigų transplantacijai, jis gali padidinti sodinukų išgyvenamumą; pesticidai, pagerinti panaudojimą ir sumažinti taršą [182, 183]. Aplinkos atžvilgiu jis naudojamas kaip flokulantas ir adsorbentas nuotekų valymui, kuriame dažnai yra sunkiųjų metalų jonų, aromatinių junginių ir dažų, siekiant apsaugoti vandens išteklius ir pagerinti aplinką [184]. Pramonėje jis naudojamas kaip dehidracinis agentas, gręžimo tepalas, kabelių vyniojamosios medžiagos, sandarinimo medžiagos ir šaldytuvo laikymo agentas ir kt. [185].
1.2.2 Hidroksipropiletilceliuliozės termogelis
Celiuliozė yra natūralus makromolekulinis junginys, kuris buvo ištirtas ankstyviausias, turi artimiausius ryšius su žmonėmis ir yra gausiausias pobūdis. Jis plačiai yra aukštesniuose augaluose, dumbliuose ir mikroorganizmuose [186, 187]. Celiuliozė pamažu sulaukė plačios dėmesio dėl plačiojo šaltinio, mažos kainos, atsinaujinančios, biologiškai skaidžios, saugios, netoksiškos ir geros biologinės suderinamumo [188].
1.2.2.1 celiuliozė ir jos eterio dariniai
Celiuliozė yra linijinis ilgos grandinės polimeras, suformuotas su D-anhidrogliukozės struktūrinių vienetų jungtimi per β-1,4 glikozidinius ryšius [189–191]. Netirpus. Išskyrus vieną galutinę grupę kiekviename molekulinės grandinės gale, kiekviename gliukozės vienete yra trys polinės hidroksilo grupės, kurios tam tikromis sąlygomis gali sudaryti daugybę intramolekulinių ir tarpmolekulinių vandenilio jungčių; ir celiuliozė yra policiklinė struktūra, o molekulinė grandinė yra pusiau žiauri. Grandinė, didelis kristališkumas ir labai reguliarios struktūros, todėl ji pasižymi aukšto polimerizacijos laipsnio, geros molekulinės orientacijos ir cheminio stabilumo savybėmis [83, 187]. Kadangi celiuliozės grandinėje yra daugybė hidroksilo grupių, ją galima chemiškai modifikuoti įvairiais metodais, tokiais kaip esterinimas, oksidacija ir eterifikacija, norint gauti celiuliozės darinius, turinčius puikias taikymo savybes [192, 193].
Celiuliozės dariniai yra vienas iš ankstyviausių ištirtų ir gaminamų produktų polimerų chemijos srityje. Tai yra smulkios polimerų cheminės medžiagos, turinčios platų naudojimo būdą, kurios chemiškai modifikuoja iš natūralios polimero celiuliozės. Tarp jų plačiai naudojami celiuliozės eteriai. Tai yra viena iš svarbiausių cheminių žaliavų pramonėje [194].
Yra daugybė celiuliozės eterių veislių, kurios paprastai turi savo unikalias ir puikias savybes ir buvo plačiai naudojamos daugelyje sričių, tokių kaip maistas ir medicina [195]. MC yra paprasčiausias celiuliozės eteris su metilo grupe. Padidėjus pakaitinio laipsnio laipsniui, jis gali būti ištirpintas praskiestame šarminio tirpale, vandenyje, alkoholyje ir aromatiniame angliavandenilių tirpiklyje, paeiliui, parodant unikalias šiluminio gelio savybes. [196]. CMC yra anijoninis celiuliozės eteris, gautas iš natūralios celiuliozės šarmuodamas ir parūgštinant.
Tai yra plačiausiai naudojamas ir naudojamas celiuliozės eteris, tirpus vandenyje [197]. HPC, hidroksialkilo celiuliozės eteris, gautas šarmuojant ir eterifikuojančia celiuliozę, turi gerą termoplastiškumą ir pasižymi šiluminių gelio savybėmis, o jos gelio temperatūrai didelę įtaką daro hidroksipropilo pakeitimo laipsnis [198]. HPMC, svarbus mišrus eteris, taip pat turi šiluminių gelio savybes, o jo gelio savybės yra susijusios su dviem pakaitalais ir jų santykiu [199].
Hidroksipropilo metilo celiuliozė (HPMC), molekulinė struktūra parodyta 1-3 paveiksle, yra tipiškas nejoninis vandenyje tirpios celiuliozės mišraus eteris. Norint gauti [200,201], atliekama metil chlorido ir propileno oksido eterifikacijos reakcija, o cheminės reakcijos lygtis parodyta 1-4 paveiksle.
Yra hidroksi propoksidas (-[Och2Ch (CH3)] N OH), metoksi (-och3) ir nereaguotos hidroksilo grupės HPMC struktūriniame vienete tuo pačiu metu, o jo veikimas yra įvairių grupių sąnarių veikimo atspindys. [202]. Santykis tarp dviejų pakaitalų nustatomas pagal dviejų eterifikuojančių agentų masės santykį, natrio hidroksido koncentraciją ir masę bei eterifinuojančių agentų masės santykį celiuliozės masės vienetui [203]. Hidroksi propoksidas yra aktyvi grupė, kurią galima dar labiau alklina ir hidroksi alkilinta; Ši grupė yra hidrofilinė grupė, turinti ilgalaikę grandinę, kuri vaidina tam tikrą vaidmenį plastifikuojant grandinės vidų. Methoksi yra galutinės gniaužtų grupė, dėl kurios po reakcijos po reakcijos inaktyvuoja šios reakcijos vietos inaktyvacija; Ši grupė yra hidrofobinė grupė ir turi palyginti trumpą struktūrą [204, 205]. Neįtikėtos ir naujai įvestos hidroksilo grupės gali būti toliau pakeičiamos, todėl atsiranda gana sudėtinga galutinė cheminė struktūra, o HPMC savybės skiriasi tam tikrame diapazone. HPMC dėl nedidelio pakeitimo kiekio jo fizikinės ir cheminės savybės gali padaryti gana skirtingas [206], pavyzdžiui, aukštos metoksi ir žemos hidroksipropil HPMC fizikinės ir cheminės savybės yra artimos MC; HPMC našumas yra artimas HPC.
1.2.2.3 Hidroksipropiletilceliuliozės savybės
(1) HPMC termogeliškumas
HPMC grandinė pasižymi unikaliomis hidratacijos-dehidratacijos charakteristikomis dėl hidrofobinio metilo ir hidrofilinių-hidroksipropilo grupių įvedimo. Kaitinant jis palaipsniui keičiamas geliacijos virsmu, o atvėsus grįžta į tirpalo būseną. Tai yra, jis turi termiškai sukeltas gelio savybes, o geliacijos reiškinys yra grįžtamasis, bet ne identiškas procesas.
Kalbant apie HPMC geliacijos mechanizmą, plačiai pripažįstama, kad esant žemesnei temperatūrai (žemiau geliacijos temperatūros), tirpale HPMC ir poliarinėse vandens molekulėse yra surištos vandenilio jungtimis, kad sudarytų vadinamąją „Birdcage“ panašią supramolekulinę struktūrą. Tarp hidratuoto HPMC molekulinių grandinių yra keletas paprastų įsipainiojimų, išskyrus tai, kad yra keletas kitų sąveikų. Kai temperatūra padidėja, HPMC pirmiausia sugeria energiją, kad sulaužytų tarpmolekulinius vandenilio ryšius tarp vandens molekulių ir HPMC molekulių, sunaikindama į narvą panašią molekulinę struktūrą, pamažu prarandant surištą vandenį ant molekulinės grandinės ir eksponuodamas hidroksipropilo ir metoksio grupes. Temperatūra ir toliau didėja (siekiant gelio temperatūros), HPMC molekulės palaipsniui sudaro trimatę tinklo struktūrą per hidrofobinę asociaciją, HPMC gelius galiausiai susidaro [160, 207, 208].
Neorganinių druskų pridėjimas daro tam tikrą poveikį HPMC gelio temperatūrai, vieni sumažėja gelio temperatūra dėl druskos reiškinio, o kiti padidina gelio temperatūrą dėl druskos tirpimo reiškinio [209]. Pridėjus druskų, tokių kaip NaCl, atsiranda druskos reiškinys, o HPMC gelio temperatūra mažėja [210, 211]. After salts are added to HPMC, water molecules are more inclined to combine with salt ions, so that the hydrogen bond between water molecules and HPMC is destroyed, the water layer around the HPMC molecules is consumed, and the HPMC molecules can be released quickly for Hidrofobiškumas. Ryšys, gelio susidarymo temperatūra palaipsniui mažėja. Priešingai, pridėjus tokias druskas kaip NASCN, atsiranda druskos tirpimo reiškinys ir padidėja HPMC gelio temperatūra [212]. Mažėjančio anijonų poveikio gelio temperatūrai tvarka yra: SO42−> S2O32−> H2PO4−> f−> cl−> br -> no3−> i−> clo4−> scn−, katijonų tvarka ant Gelio temperatūros padidėjimas yra: li+> Na+> k+> mg2+> ca2+> ba2+ [213].
Kai pridedamos kai kurios organinės mažos molekulės, tokios kaip monohidriniai alkoholiai, turintys hidroksilo grupes, gelio temperatūra padidėja padidėjus papildomam kiekiui, rodo maksimalią vertę ir sumažėja, kol įvyks fazės atskyrimas [214, 215]. Tai daugiausia lemia jo maža molekulinė masė, kuri yra panaši į vandens molekules pagal dydį ir gali pasiekti molekulinio lygio maišymąsi po jungimo.
(2) HPMC tirpumas
HPMC turi karšto vandens netirpias ir šalto vandenyje tirpias savybes, panašias į MC, tačiau gali būti suskirstytos į šalto dispersijos tipą ir karšto dispersijos tipą pagal skirtingą vandens tirpumą [203]. HPMC šaltai šaltai gali greitai išsisklaidyti vandenyje šaltame vandenyje, o jo klampumas padidėja po tam tikro laiko, ir jis tikrai ištirpsta vandenyje; Šilumos dispersija HPMC, priešingai, rodo aglomeraciją, kai pridedama vandens žemesnėje temperatūroje, tačiau jį sunkiau pridėti. Vandenyje aukštoje temperatūroje HPMC galima greitai išsklaidyti, o klampumas padidėja mažėjant temperatūrai, tapus tikru HPMC vandeniniu tirpalu. HPMC tirpumas vandenyje yra susijęs su metoksi grupių, kurios netirpsta karštoje vandenyje, virš 85 ° C, 65 ° C ir 60 ° C, nuo aukšto iki žemo. Paprastai tariant, HPMC netirpsta organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip acetonas ir chloroformas, tačiau tirpsta etanolio vandeniniame tirpale ir mišriuose organiniuose tirpaluose.
(3) HPMC druskos tolerancija
Dėl nejoninio HPMC pobūdžio negalima jonizuoti vandenyje, todėl jis nereaguos su metalo jonais. Tačiau druskos pridėjimas paveiks temperatūrą, kurioje susidaro HPMC gelis. Padidėjus druskos koncentracijai, HPMC gelio temperatūra mažėja; Kai druskos koncentracija yra mažesnė už flokuliacijos tašką, HPMC tirpalo klampumas gali būti padidintas, todėl naudojant sutirštinimo tikslą galima pasiekti pridedant tinkamą druskos kiekį [210, 216].
Apskritai, HPMC turi stiprų rūgščių bazės stabilumą ir neturi įtakos pH, esant pH 2-12. HPMC shows resistance to a certain degree of dilute acid, but shows a tendency to decrease in viscosity for concentrated acid; alkalis have little effect on it, but can slightly increase and then slowly decrease the solution viscosity [217, 218].
(5) HPMC klampumo įtakos veiksnys
HPMC yra pseudoplastinis, jo tirpalas yra stabilus kambario temperatūroje, o jo klampumą turi įtakos molekulinė masė, koncentracija ir temperatūra. Tuo pačiu koncentracija, tuo didesnė HPMC molekulinė masė, tuo didesnis klampumas; Tuo pačiu molekulinio svorio produktu, kuo didesnė HPMC koncentracija, tuo didesnis klampumas; HPMC produkto klampumas mažėja padidėjus temperatūrai ir pasiekia gelio susidarymo temperatūrą, staiga padidėjus klampumui dėl geliacijos [9, 219, 220].
(6) Kitos HPMC savybės
HPMC turi stiprų atsparumą fermentams, o jo atsparumas fermentams padidėja atsižvelgiant į pakaitalų laipsnį. Todėl produktas laikant stabilesnę kokybę nei kiti cukraus produktai [189, 212]. HPMC turi tam tikrų emulsuojančių savybių. Hidrofobinės metoksi grupės gali būti adsorbuojamos ant emulsijos aliejaus fazės paviršiaus, kad sudarytų storą adsorbcijos sluoksnį, kuris gali veikti kaip apsauginis sluoksnis; Vandenyje tirpios hidroksilo grupės gali būti derinamos su vandeniu, kad būtų pagerinta ištisinė fazė. Klampumas, slopina išsklaidytos fazės susiliejimą, sumažina paviršiaus įtempimą ir stabilizuoja emulsiją [221]. HPMC gali būti sumaišytas su vandenyje tirpiais polimerais, tokiais kaip želatina, metilceliuliozė, lokuso pupelių guma, karageninas ir gumos arabų kalba, kad sudarytų vienodą ir skaidrų tirpalą, taip pat gali būti sumaišytas su plastifikatoriais, tokiais kaip glicerinas ir polietilenge glikolis. [200, 201, 214].
Pirma, aukšta kaina riboja platų HPMC taikymą. Nors HPMC plėvelė turi gerą skaidrumą, riebalų barjerines savybes ir mechanines savybes. Tačiau aukšta jo kaina (apie 100 000/tonų) riboja plačią taikymą, net ir didesnės vertės farmacijos programose, tokiose kaip kapsulės. Priežastis, kodėl HPMC yra tokia brangi, pirmiausia yra todėl, kad HPMC paruošti naudojama žaliavų celiuliozė yra gana brangi. Be to, tuo pačiu metu HPMC skiepijamos dvi pakaitinės grupės - hidroksipropilo ir metoksi grupės, todėl jo paruošimo procesas labai apsunkina. Sudėtingi, todėl HPMC produktai yra brangesni.
Antra, žemas HPMC klampumas ir mažos gelio stiprio savybės žemoje temperatūroje sumažina jo apdorojimą įvairiose programose. HPMC yra šiluminis gelis, egzistuojantis tirpalo būsenoje, turinčioje labai žemą klampumą esant žemai temperatūrai, ir gali susidaryti klampus kietas gelis aukštoje temperatūroje, todėl perdirbimo procesai, tokie kaip dengimas, purškimas ir panardinimas, turi būti atliekami aukštoje temperatūroje . Priešingu atveju sprendimas lengvai nusileis, todėl susidarys nevienoda plėvelės medžiaga, kuri turės įtakos produkto kokybei ir našumui. Toks aukštos temperatūros veikimas padidina sunkumų veikimo koeficientą, todėl padidėja gamybos energijos suvartojimas ir didelės gamybos sąnaudos.
1.2.3 Hidroksipropilo krakmolo šaltas gelis
Krakmolas yra natūralus polimerų junginys, sintetinamas augalų fotosinteze natūralioje aplinkoje. Jo sudedamieji polisacharidai paprastai laikomi augalų sėklose ir gumbuose granulių pavidalu kartu su baltymais, pluoštais, aliejais, cukrumi ir mineralais. arba šaknyje [222]. Krakmolas yra ne tik pagrindinis energijos suvartojimo žmonėms šaltinis, bet ir svarbi pramoninė žaliava. Dėl savo plačiojo šaltinio, mažos, žalios, natūralios ir atsinaujinančios, jis buvo plačiai naudojamas maiste ir medicinoje, fermentacijoje, popieriaus gamyboje, tekstilės ir naftos pramonėje [223].
1.2.3.1 krakmolas ir jo dariniai
Krakmolas yra natūralus aukštas polimeras, kurio konstrukcinis vienetas yra α-D-anhidrogliukozės vienetas. Skirtingi vienetai yra sujungti glikozidinėmis jungtimis, o jos molekulinė formulė yra (C6H10O5) n. Dalis molekulinės grandinės krakmolo granulėse yra sujungta α-1,4 glikozidiniais ryšiais, kurie yra linijinė amilozė; Kita molekulinės grandinės dalis yra sujungta α-1,6 glikozidinėmis jungtimis šiuo pagrindu, kuris yra šakotas amilopektinas [224]. Krakmolo granulėse yra kristalinių sričių, kuriose molekulės išdėstomos tvarkingai išdėstytame ir amorfinėse srityse, kuriose molekulės išdėstomos netvarkingai. dalis kompozicija. Tarp kristalinio ir amorfinio regiono nėra aiškios ribos, o amilopektino molekulės gali praeiti per kelis kristalinius ir amorfinius regionus. Remiantis natūraliu krakmolo sintezės pobūdžiu, polisacharidų struktūra krakmole kinta priklausomai nuo augalų rūšių ir šaltinių vietų [225].
Nors krakmolas tapo viena iš svarbių pramoninės gamybos žaliavų dėl savo plačių šaltinių ir atsinaujinančių savybių, vietinis krakmolas paprastai turi tokių trūkumų, kaip prastas vandens tirpumas ir plėvelės formavimo savybės, žemos emulsavimo ir geliavimo sugebėjimai bei nepakankamas stabilumas. Norėdami išplėsti savo programų diapazoną, krakmolas paprastai yra fizikiškai modifikuotas, kad pritaikytų jį prie skirtingų taikymo reikalavimų [38, 114]. Kiekviename gliukozės struktūriniame vienete krakmolo molekulėse yra trys laisvos hidroksilo grupės. Šios hidroksilo grupės yra labai aktyvios ir suteikia krakmolo savybes, panašias į poliolius, kurios suteikia galimybę krakmolo denatūracijos reakcijai.
Po modifikavimo kai kurios vietinio krakmolo savybės buvo pagerintos didžiąja dalimi, įveikiant vietinio krakmolo naudojimo trūkumus, todėl modifikuotas krakmolas vaidina pagrindinį vaidmenį dabartinėje pramonėje [226]. Oksiduotas krakmolas yra vienas iš plačiausiai naudojamų modifikuotų krakmolų, turinčių santykinai subrendusią technologiją. Palyginti su vietiniu krakmolu, oksiduotą krakmolą lengviau želatinizuoti. Aukšto sukibimo pranašumai. Esterifikuotas krakmolas yra krakmolo darinys, suformuotas esterinant hidroksilo grupes krakmolo molekulėse. Labai žemas pakeitimo laipsnis gali žymiai pakeisti vietinio krakmolo savybes. Akivaizdu, kad skaidrumo ir plėvelės formavimo savybės yra akivaizdžiai patobulintos. Eterifikuotas krakmolas yra hidroksilo grupių eterifikavimo reakcija į krakmolo molekules, kad būtų sukurtas polinio eteris, o jo retrogradacija susilpnėja. Esant stiprioms šarminėms sąlygoms, kurios negali būti naudojamos oksiduoto krakmolo ir esterinto krakmolo, eterio jungtis taip pat gali išlikti palyginti stabili. linkęs į hidrolizę. Rūgščių modifikuotas krakmolas, krakmolas yra apdorotas rūgštimi, kad padidėtų amilozės kiekis, todėl padidėja retrogradacija ir krakmolo pasta. Jis yra palyginti skaidrus ir aušinant sudaro kietą gelį [114].
1.2.3.2 Hidroksipropilo krakmolo struktūra
Hidroksipropilo krakmolas (HPS), kurio molekulinė struktūra parodyta 1-4 paveiksluose, yra nejoninis krakmolo eteris, kuris yra paruoštas propileno oksido eterifikacijos reakcijai šarminėmis sąlygomis [223, 227, 228] ir jo Cheminės reakcijos lygtis parodyta 1-6 paveiksle.
HPS sintezės metu, be reagavimo su krakmolu, kad būtų galima generuoti hidroksipropilo krakmolą, propileno oksidas taip pat gali reaguoti su sugeneruotu hidroksipropilo krakmolu, kad generuotų polioksipropilo šonines grandines. degree of substitution. Pakaitalų laipsnis (DS) reiškia vidutinį pakeistų hidroksilo grupių skaičių vienoje gliukozilo grupėje. Daugelyje krakmolo gliukozilo grupių yra 3 hidroksilo grupių, kurias galima pakeisti, taigi maksimalus DS yra 3. Molio pakaitalų laipsnis (MS) reiškia vidutinę pakaitų masę vienam gliukozilo grupės moliniam molui [223, 229]. Hidroksipropilinimo reakcijos, krakmolo granulių morfologijos ir amilozės ir amilopektino santykis gimtojoje krakmole, proceso sąlygos, turi įtakos MS dydžiui.
1.2.3.3 Hidroksipropil krakmolo savybės
(1) HPS šaltas geliavimas
Karštai HPS krakmolo pasta, ypač sistemai, turinti didelį amilozės kiekį, aušinimo proceso metu amilozės molekulinės grandinės, esančios krakmolo paste, tarpusavyje tarpusavyje, kad sudarytų trimatę tinklo struktūrą ir parodytų akivaizdų kietą elgesį. Jis tampa elastomeru, sudaro gelį ir gali grįžti į tirpalo būseną po pakartotinio pašildymo, tai yra, jis turi šalto gelio savybes, o šis gelio reiškinys turi grįžtamąsias savybes [228].
Želatinizuota amilozė yra nuolat suvyniota, kad susidarytų bendraašė viena spiralinė struktūra. Šių pavienių spiralinių struktūrų išorė yra hidrofilinė grupė, o vidus yra hidrofobinė ertmė. Esant aukštai temperatūrai, HPS egzistuoja vandeniniame tirpale, nes atsitiktinės ritės, iš kurių kai kurie vieno spiraliniai segmentai išnyksta. Nusileidžiant temperatūrai, nutrūksta vandenilio jungtys tarp HPS ir vandens, prarandamas struktūrinis vanduo, o vandenilio jungtys tarp molekulinių grandinių yra nuolat formuojami, galiausiai sudarant trijų matmenų tinklo gelio struktūrą. Užpildymo fazė krakmolo gelio tinkle yra likutinės krakmolo granulės ar fragmentai po želatinizacijos, o kai kurių amilopektino susipynimas taip pat prisideda prie gelio susidarymo [230–232].
(2) HP hidrofiliškumas
Hidrofilinių hidroksipropilo grupių įvedimas susilpnina vandenilio jungčių stiprumą tarp krakmolo molekulių, skatina krakmolo molekulių ar segmentų judėjimą ir sumažina krakmolo mikrokristalų lydymosi temperatūrą; Krakmolo granulių struktūra keičiama, o krakmolo granulių paviršius yra šiurkštus, kai temperatūra padidėja, atsiranda keletas įtrūkimų ar skylių, kad vandens molekulės galėtų lengvai patekti į krakmolo granulių vidų, todėl krakmolas lengviau išsipūsti ir želatinizuoti, Taigi krakmolo želatinizacijos temperatūra mažėja. Didėjant pakeitimo laipsniui, mažėja hidroksipropilo krakmolo želatinizacijos temperatūra, o galiausiai jis gali išsipūsti šaltame vandenyje. Po hidroksipropilinimo pagerėjo krakmolo pastų srautas, žemos temperatūros stabilumas, skaidrumas, tirpumas ir plėvelę formuojančios savybės [233–235].
HPS yra nejoninis krakmolo eteris, turintis didelį stabilumą. Cheminių reakcijų, tokių kaip hidrolizė, oksidacija ir kryžminimas, metu eterio ryšys nebus sulaužytas, o pakaitalai nenukris. Todėl HPS savybes gana mažiau paveikia elektrolitai ir pH, užtikrinant, kad jis gali būti naudojamas plačiame rūgšties-bazės pH [236–238].
1.2.3.4 HPS taikymas maisto ir medicinos srityje
HPS yra netoksiškas ir neskoningas, geras virškinimo efektyvumas ir palyginti žemas hidrolizato klampumas. Jis pripažintas saugiu valgomuoju modifikuotu krakmolu namuose ir užsienyje. Jau šeštajame dešimtmetyje JAV patvirtino hidroksipropilo krakmolą tiesiogiai naudoti maiste [223, 229, 238]. HPS yra modifikuotas krakmolas, plačiai naudojamas maisto lauke, daugiausia naudojamas kaip tirštėjimo agentas, suspenduojantis agentas ir stabilizatorius.
Jis gali būti naudojamas patogiame maisto produktuose ir šaldytuose maisto produktuose, tokiuose kaip gėrimai, ledai ir uogienės; Tai iš dalies gali pakeisti brangių valgomų dantenų, tokių kaip želatina; Jis gali būti pagamintas iš valgomų plėvelių ir naudojamas kaip maisto dangos ir pakuotės [229, 236].
HPS is commonly used in the field of medicine as fillers, binders for medicinal crops, disintegrants for tablets, materials for pharmaceutical soft and hard capsules, drug coatings, anti-condensing agents for artificial red blood cells and plasma thickeners, etc. [239] .
1.3 Polimero jungimas
Polimerinės medžiagos yra plačiai naudojamos visais gyvenimo aspektais ir yra būtinos bei svarbios medžiagos. Dėl nuolatinio mokslo ir technologijos vystymosi žmonių reikalavimai tampa vis įvairesni, todėl vienk komponentų polimerų medžiagoms paprastai sunku patenkinti įvairius žmonių taikymo reikalavimus. Dviejų ar daugiau polimerų derinimas yra ekonomiškiausias ir veiksmingiausias būdas gauti polimerų medžiagas, kurių kaina yra maža, puikus našumas, patogus apdorojimas ir platus pritaikymas, kuris patraukė daugelio tyrėjų dėmesį ir jam buvo atkreiptas vis daugiau dėmesio [240–242] .
1.3.1 Polimero jungimo tikslas ir metodas
Pagrindinis polimerų jungimo tikslas: (l) optimizuoti išsamias medžiagų savybes. Sumažėja skirtingi polimerai, todėl galutinis junginys išlaiko puikias vienos makromolekulės savybes, mokosi iš vienas kito stipriųjų ir papildo jo silpnybes bei optimizuoja išsamias polimerų medžiagų savybes. (2) Sumažinkite medžiagų sąnaudas. Kai kurios polimerų medžiagos pasižymi puikiomis savybėmis, tačiau jos yra brangios. Todėl jie gali būti sudedami su kitais nebrangiais polimerais, kad būtų sumažintos išlaidos, nedarant įtakos naudojimui. (3) Pagerinkite medžiagų apdorojimo savybes. Kai kurios medžiagos pasižymi puikiomis savybėmis, tačiau jas sunku apdoroti, o tinkami kiti polimerai gali būti pridedami, kad pagerintų jų apdorojimo savybes. (4) sustiprinti tam tikrą medžiagos savybę. Norint pagerinti medžiagos veikimą tam tikru aspektu, ją modifikuoti naudojamas kitas polimeras. (5) Kurkite naujas medžiagų funkcijas.
Įprasti polimerų junginių metodai: l) lydymosi junginiai. Pjaustant sudėtinę įrangą, skirtingi polimerai kaitinami iki klampios srauto temperatūros, kad būtų galima sudėti, o po jungimo aušinamas ir granuliuojamas. (2) Sprendimo atstatymas. Abu komponentai maišomi ir sumaišomi naudojant bendrą tirpiklį, arba ištirpę skirtingi polimerų tirpalai maišomi tolygiai, o tada tirpiklis pašalinamas, kad būtų gautas polimero junginys. (3) emulsijos jungimas. Maišant ir maišant skirtingus to paties emulsiklio tipo polimerų emulsijas, koaguliantas pridedamas prie polimero, kad gautumėte polimero junginį, kartu. (4) kopolimerizacija ir jungimas. Įskaitant transplantato kopolimerizaciją, blokuotą kopolimerizaciją ir reaktyvią kopolimerizaciją, sudėtinį procesą lydi cheminė reakcija. (5) Interpenetruojantis tinklas [10].
1.3.2 Natūralių polisacharidų jungimas
Natūralūs polisacharidai yra įprasta gamtos polimerų medžiagų klasė, paprastai chemiškai modifikuoti ir pasižymi įvairiomis puikiomis savybėmis. Tačiau pavienių polisacharidų medžiagos dažnai turi tam tikrus veikimo apribojimus, todėl skirtingi polisacharidai dažnai būna sudedami siekiant tikslo, kad būtų galima papildyti kiekvieno komponento našumo pranašumus ir išplėsti taikymo sritį. Jau devintajame dešimtmetyje iš esmės padidėjo skirtingų natūralių polisacharidų junginių tyrimai [243]. Natūralios polisacharidų junginių sistemos namuose ir užsienyje tyrimai daugiausia dėmesio skiria Curdlano ir ne kurdlano jungtinei sistemai ir dviejų rūšių neurdinio polisacharido junginei sistemai.
1.3.2.1 Natūralių polisacharidų hidrogelių klasifikacija
Natūralius polisacharidus galima suskirstyti į Curdlan ir ne kurdlaną pagal jų sugebėjimą formuoti gelius. Kai kurie polisacharidai gali patys formuoti gelius, todėl jie vadinami Curdlan, pavyzdžiui, karageninu ir kt.; Kiti patys neturi gelinių savybių ir yra vadinami neurdžiūriniais polisacharidais, tokiais kaip Xanthan guma.
Hidrogelius galima gauti ištirpinant natūralų varškę vandeniniame tirpale. Remiantis gauto gelio ir jo modulio priklausomybės nuo temperatūros termorability, jis gali būti suskirstytas į šiuos keturis skirtingus tipus [244]:
(1) „Cryogel“, polisacharidų tirpalas gali gauti tik žemoje temperatūroje, pavyzdžiui, karageninas.
(2) Termiškai sukeltas gelis, polisacharidų tirpalas gali gauti tik aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, gliukomannan.
(3) Polysacharido tirpalas gali ne tik gauti gelį žemesnėje temperatūroje, bet ir gauti gelį aukštesnėje temperatūroje, bet ir pateikti tirpalo būseną esant tarpinei temperatūrai.
(4) Sprendimas gali gauti tik gelį tik tam tikroje temperatūroje viduryje. Skirtingas natūralus Curdlanas turi savo kritinę (minimalią) koncentraciją, virš kurią galima gauti gelį. Kritinė gelio koncentracija yra susijusi su nuolatiniu polisacharidų molekulinės grandinės ilgiu; Gelio stiprumą didelę įtaką daro tirpalo koncentracija ir molekulinė masė, o paprastai gelio stiprumas didėja didėjant koncentracijai [245].
Sudėjus ne kurdlanui su Curdlan, paprastai pagerina polisacharidų gelio stiprumą [246]. „Konjac“ gum ir karagenano jungimas padidina kompozicinio gelio tinklo struktūros stabilumą ir gelio elastingumą ir žymiai pagerina jo gelio stiprumą. Wei Yu ir kt. Sudėtinga karagenino ir Konjaco guma ir po jungimo aptarė gelio struktūrą. Tyrimo metu nustatyta, kad po to, kai sudedant Carrageenan ir Konjac gumą, buvo sukurtas sinergetinis poveikis ir susidarė suformuota tinklo struktūra, kurioje dominavo karageninas, jame išsisklaido Konjac gum, o jo gelio tinklas yra tankesnis nei gryno nešikeno [247]. Kohyama ir kt. ištyrė jungtinę karagenino/Konjac gumos sistemą, o rezultatai parodė, kad nuolat didėjant Konjac gum molekulinei masei, sudėtinio gelio plyšimo įtempis ir toliau didėjo; Konjac guma su skirtingais molekuliniais svoriais parodė panašų gelio susidarymą. temperatūros. Šioje sudėtinėje sistemoje gelio tinklo formavimasis vykdo karageninu, o dviejų Curdlano molekulių sąveika sukelia silpnų kryžminių regionų susidarymą [248]. Nishinari ir kt. ištyrė „Gellan“ gum/Konjac gumos junginių sistemą, o rezultatai parodė, kad monovalentinių katijonų poveikis junginio geliui buvo ryškesnis. Tai gali padidinti sistemos modulio ir gelio formavimo temperatūrą. Dvialentiniai katijonai tam tikru mastu gali skatinti kompozicinių gelių susidarymą, tačiau per didelis kiekis sukels fazių atskyrimą ir sumažins sistemos modulį [246]. Breneer ir kt. studied the compounding of carrageenan, locust bean gum and konjac gum, and found that carrageenan, locust bean gum and konjac gum can produce synergistic effects, and the optimal ratio is locust bean gum/carrageenan 1:5.5, konjac gum/carrageenan 1:7 , ir kai trys sudedami kartu, sinergetinis poveikis yra toks pat kaip ir Carrageenano/Konjac gumos, tai rodo, kad nėra ypatingo trijų sudėčių. sąveika [249].
Du natūralūs polisacharidai, neturintys gelio savybių, gali pasižymėti gelio savybėmis per junginius, todėl gaunami gelio produktai [250]. Derinant skėrių pupelių gumą su ksantano gumu, sukuriamas sinergetinis poveikis, sukeliantis naujų gelių susidarymą [251]. Naujas gelio produktas taip pat gali būti gaunamas pridedant ksantano gumą prie „Konjac“ gliukomannano, kad būtų galima sudėti [252]. Wei Yanxia ir kt. ištyrė lokuso pupelių gumos ir ksantano gumos komplekso reologines savybes. Rezultatai rodo, kad skėrio pupelių gumos ir Xanthano dantenų junginys sukelia sinergetinį poveikį. Kai junginio tūrio santykis yra 4: 6, stipriausias sinergetinis poveikis [253]. Fitzsimons ir kt. Sudėtinga „Konjac“ gliukomannan su xanthan gumu kambario temperatūroje ir kaitinant. Rezultatai parodė, kad visi junginiai pasižymėjo gelio savybėmis, atspindinčiais sinergetinį poveikį tarp jų. Sudėtingos temperatūros ir Ksantano dervos struktūrinė būsena neturėjo įtakos jų dviejų sąveikoms [254]. Guo Shoujun ir kiti ištyrė originalų kiaulių išmatų pupelių ir Xanthano gumos derinį, o rezultatai parodė, kad kiaulių išmatos pupelių guma ir Xantano guma turi stiprų sinergetinį poveikį. Optimalus kiaulių išmatų pupelių gumos ir ksantano dantenų junginių klijų santykis yra 6/4 (m/m). Tai yra 102 kartus didesnis nei vieno sojų pupelių gumos tirpalo, o gelis susidaro, kai jungtinės dantenų koncentracija siekia 0,4%. Sudėtiniai klijai turi didelį klampumą, gerą stabilumą ir reologines savybes, ir tai yra puikios maisto duobės [255].
1.3.3 Polimero kompozitų suderinamumas
Suderinamumas, termodinaminiu požiūriu, nurodo molekulinio lygio suderinamumo pasiekimą, dar žinomą kaip abipusis tirpumas. Remiantis Flory-Huggins modelio teorija, polimerų junginių sistemos laisvas energijos pakeitimas sudėtinio proceso metu atitinka Gibbs laisvosios energijos formulę:
△���= △���—T△ S (1-1)
���yra sudėtinga laisva energija, △���yra sudėtinga šiluma, yra sudėtinga entropija; yra absoliuti temperatūra; Sudėtinga sistema yra suderinama sistema tik tada, kai keičiasi laisva energija △���sudėtingo proceso metu [256].
Megmenystės koncepcija atsiranda dėl to, kad labai nedaug sistemų gali pasiekti termodinaminį suderinamumą. Megmeniškumas reiškia skirtingų komponentų gebėjimą formuoti homogeninius kompleksus, o dažniausiai naudojamas kriterijus yra tas, kad kompleksai pasižymi vieno stiklo perėjimo tašku.
Remiantis apibendrintu suderinamumu, polimerų junginių sistemas galima suskirstyti į visiškai suderinamas, iš dalies suderinamas ir visiškai nesuderinamas sistemas. Visiškai suderinama sistema reiškia, kad junginys yra termodinamiškai maišomas molekuliniame lygyje; Iš dalies suderinama sistema reiškia, kad junginys yra suderinamas tam tikroje temperatūros ar kompozicijos diapazone; Visiškai nesuderinama sistema reiškia, kad junginys yra molekulinio lygio maišymo galimybių negalima pasiekti jokioje temperatūroje ar sudėtyje.
Dėl tam tikrų struktūrinių skirtumų ir konformacinės entropijos tarp skirtingų polimerų, dauguma polimerų kompleksinių sistemų yra iš dalies suderinamos arba nesuderinamos [11, 12]. Atsižvelgiant į junginės sistemos fazės atskyrimą ir maišymo lygį, iš dalies suderinamos sistemos suderinamumas taip pat labai skirsis [11]. Makroskopinės polimerų kompozitų savybės yra glaudžiai susijusios su jų vidine mikroskopine morfologija ir kiekvieno komponento fizikinėmis bei cheminėmis savybėmis. 240], todėl labai svarbu ištirti jungtinės sistemos mikroskopinę morfologiją ir suderinamumą.
Dvejetainių junginių suderinamumo tyrimų ir apibūdinimo metodai:
���Palyginimo metodas. Palyginus t���junginio su t������pasirodo junginyje, jungtinė sistema yra suderinama sistema; Jei yra du t������Junginio padėtys yra dviejose grupėse taškų vidurys t���rodo, kad junginių sistema yra iš dalies suderinama sistema; Jei yra du t���, ir jie yra dviejų komponentų padėtyse t���, tai rodo, kad junginių sistema yra nesuderinama sistema.
T���Palyginimo metode dažnai naudojami bandymo instrumentai yra dinaminis termomechaninis analizatorius (DMA) ir diferencialinis skenavimo kalorimetras (DSC). Šis metodas gali greitai įvertinti jungtinės sistemos suderinamumą, tačiau jei T���Iš dviejų komponentų yra panašus, vienas t���Taip pat pasirodys po jungimo, taigi šis metodas turi tam tikrus trūkumus [10].
(2) Morfologinio stebėjimo metodas. Pirmiausia stebėkite makroskopinę junginio morfologiją. Jei junginys turi akivaizdų fazės atskyrimą, jis gali būti iš anksto įvertintas, kad junginių sistema yra nesuderinama sistema. Antra, mikroskopo mikroskopinė morfologija ir fazės struktūra stebima mikroskopu. Du visiškai suderinami komponentai sudarys vienalytę būseną. Todėl junginys, turintis gerą suderinamumą, gali stebėti vienodą fazių pasiskirstymą ir mažą dispersinių fazių dalelių dydį. ir neryškios sąsajos.
Bandymo instrumentai, dažnai naudojami topografijos stebėjimo metodu, yra optinis mikroskopas ir skenavimo elektronų mikroskopas (SEM). Topografijos stebėjimo metodas gali būti naudojamas kaip pagalbinis metodas kartu su kitais apibūdinimo metodais。
(3) Transparency method. Iš dalies suderinamoje junginių sistemoje abu komponentai gali būti suderinami tam tikroje temperatūros ir kompozicijos diapazone, o fazių atskyrimas bus už šio diapazono ribų. Pertvarkant junginių sistemą iš vienalytės sistemos į dviejų fazių sistemą, jos šviesos pralaidumas pasikeis, todėl jo suderinamumą galima ištirti tiriant junginio skaidrumą.
Šis metodas gali būti naudojamas tik kaip pagalbinis metodas, nes kai dviejų polimerų lūžio rodikliai yra vienodi, junginys, gaunamas sudedant du nesuderinamus polimerus, taip pat yra skaidrus.
(4) reologinis metodas. Taikant šį metodą, staigus viskoelastinių junginio parametrų pokytis naudojamas kaip fazės atskyrimo požymis, pavyzdžiui, staigus klampumo ir temperatūros kreivės pokytis naudojamas fazių atskyrimui pažymėti ir staigus akivaizdaus pasikeitimo pokytis, kai staigus akivaizdus pokytis pasikeitė. Šlyties įtempių temperatūros kreivė naudojama kaip fazės atskyrimo požymis. Sudėtingos sistemos be fazių atskyrimo po junginio turi gerą suderinamumą, o fazių atskyrimas yra nesuderinamas arba iš dalies suderinama sistema [258].
(5) Hano kreivės metodas. Hano kreivė yra LG���(���) lg g “, jei Hano junginių sistemos kreivė neturi priklausomybės nuo temperatūros, o Hano kreivė skirtingoje temperatūroje sudaro pagrindinę kreivę, junginių sistema yra suderinama; Jei junginių sistema suderinama, Hano kreivė priklauso nuo temperatūros. Jei Hano kreivė yra atskirta viena nuo kitos skirtingose temperatūrose ir negali sudaryti pagrindinės kreivės, junginių sistema yra nesuderinama arba iš dalies suderinama. Todėl junginių sistemos suderinamumą galima įvertinti atsižvelgiant į Hano kreivės atskyrimą.
(6) tirpalo klampumo metodas. Šis metodas naudoja tirpalo klampumo pakeitimą, kad apibūdintų junginių sistemos suderinamumą. Esant skirtingoms tirpalo koncentracijoms, junginio klampumas nubraižytas pagal kompoziciją. Jei tai yra linijinis ryšys, tai reiškia, kad junginių sistema yra visiškai suderinama; Jei tai yra netiesinis ryšys, tai reiškia, kad sudėtinė sistema yra iš dalies suderinama; Jei tai yra S formos kreivė, tai rodo, kad junginių sistema yra visiškai nesuderinama [10].
(7) infraraudonųjų spindulių spektroskopija. Sumažėjus dviem polimerams, jei suderinamumas yra geras, bus tokios sąveikos kaip vandenilio jungtys, o kiekvienos grupės infraraudonųjų spindulių spektro juostos padėties juostos poslinkis pasikės. Komplekso būdingų grupių grupių poslinkis ir kiekvienas komponentas gali įvertinti sudėtingos sistemos suderinamumą.
Be to, kompleksų suderinamumą taip pat galima ištirti naudojant termogravimetrinius analizatorius, rentgeno spindulių difrakciją, mažą kampo rentgeno spindulių sklaidą, šviesos sklaidą, neutronų elektronų sklaidą, branduolinį magnetinį rezonansą ir ultragarsinius metodus [10].
HPMC ir kitų medžiagų junginiai daugiausia naudojami narkotikų valdomose išleidimo sistemose ir valgomose ar skaidomose plėvelės pakavimo medžiagose. In the application of drug-controlled release, the polymers often compounded with HPMC include synthetic polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) and polycaprolactone (PCL), as well as proteins, Natural polymers such as polisacharidai. Abdel-Zaher ir kt. ištyrė struktūrinę kompoziciją, šiluminį stabilumą ir jų ryšį su HPMC/PVA kompozitų veikimu, o rezultatai parodė, kad abu polimerai yra šiek tiek maištingumo [259]. Zabihi ir kt. Naudotas HPMC/PLGA kompleksas, norėdamas paruošti mikrokapsules kontroliuojamam ir nuolatiniam insulino išsiskyrimui, kuris gali pasiekti ilgalaikį išsiskyrimą skrandyje ir žarnyne [260]. Javed ir kt. Sudėtingi hidrofiliniai HPMC ir hidrofobiniai PCL ir naudojo HPMC/PCL kompleksus kaip mikrokapsulės medžiagas vaisto kontroliuojamam ir nuolatiniam išsiskyrimui, kuris galėtų būti išsiskiriantis skirtingose žmogaus kūno dalyse, koreguojant sudėtinio santykio santykį [261]. Ding ir kt. ištyrė reologines savybes, tokias kaip klampumas, dinaminis viskoelastingumas, šliaužimo atkūrimas ir HPMC/kolageno kompleksų, naudojamų kontroliuojamo vaisto išsiskyrimo srityje, tyrintomis, teikdamas teorines pramonės taikymo sritis [262]. Arthanari, Cai ir Rai ir kt. [263–265] HPMC ir polisacharidų kompleksai, tokie kaip chitozanas, Xantano guma ir natrio alginatas, buvo naudojami vakcinos ir nuolatinio vaisto išsiskyrimo procese, o rezultatai parodė kontroliuojamą vaisto išsiskyrimo poveikį [263–265].
Vykdant valgomas ar skaidomas plėvelės pakavimo medžiagas, polimerai, dažnai sudėti į HPMC, daugiausia yra natūralūs polimerai, tokie kaip lipidai, baltymai ir polisacharidai. Karaca, Fagundes ir Contreras-Oliva et al. Paruoštos valgomosios kompozicinės membranos su HPMC/lipidų kompleksais ir panaudojo jas atitinkamai išsaugojant slyvas, vyšnių pomidorus ir citrusus. Rezultatai parodė, kad HPMC/lipidų kompleksinės membranos turėjo gerą šviežios saugojimo antibakterinį poveikį [266–268]. Shetty, Rubilar ir Ding et al. ištyrė valgomųjų kompozicinių plėvelių komponentų mechanines savybes, šiluminį stabilumą, mikrostruktūrą ir sąveiką, paruoštą atitinkamai iš HPMC, šilko baltymų, išrūgų baltymų izoliato ir kolageno [269–271]. Esteghlal ir kt. Suformuluotas HPMC su želatina, kad būtų paruošti valgomieji plėvelės, skirtos naudoti biologinėmis pakuotėmis medžiagomis [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. Paruošti HPMC/chitozano HPMC/Xyloglican, HPMC/etilo celiuliozės ir HPMC/krakmolo valgomosios kompozicinės plėvelės ir ištyrė jų šiluminį stabilumą, mechanines savybes, mikrostruktūrą ir antibakterines savybes [139, 272–274]. HPMC/PLA junginys taip pat gali būti naudojamas kaip maisto prekių pakavimo medžiaga, dažniausiai išspaudžiant [275].
Vykdant valgomas ar skaidomas plėvelės pakavimo medžiagas, polimerai, dažnai sudėti į HPMC, daugiausia yra natūralūs polimerai, tokie kaip lipidai, baltymai ir polisacharidai. Karaca, Fagundes ir Contreras-Oliva et al. Paruoštos valgomosios kompozicinės membranos su HPMC/lipidų kompleksais ir panaudojo jas atitinkamai išsaugojant slyvas, vyšnių pomidorus ir citrusus. Rezultatai parodė, kad HPMC/lipidų kompleksinės membranos turėjo gerą šviežios saugojimo antibakterinį poveikį [266–268]. Shetty, Rubilar ir Ding et al. ištyrė valgomųjų kompozicinių plėvelių komponentų mechanines savybes, šiluminį stabilumą, mikrostruktūrą ir sąveiką, paruoštą atitinkamai iš HPMC, šilko baltymų, išrūgų baltymų izoliato ir kolageno [269–271]. Esteghlal ir kt. Suformuluotas HPMC su želatina, kad būtų paruošti valgomieji plėvelės, skirtos naudoti biologinėmis pakuotėmis medžiagomis [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata and Ortega-Toro et al. Paruošti HPMC/chitozano HPMC/Xyloglican, HPMC/etilo celiuliozės ir HPMC/krakmolo valgomosios kompozicinės plėvelės ir ištyrė jų šiluminį stabilumą, mechanines savybes, mikrostruktūrą ir antibakterines savybes [139, 272–274]. HPMC/PLA junginys taip pat gali būti naudojamas kaip maisto prekių pakavimo medžiaga, dažniausiai išspaudžiant [275].
1.3.4.2 Krakmolo ir kitų medžiagų junginiai
Krakmolo ir kitų medžiagų jungimo tyrimai, iš pradžių sutelkti į įvairias hidrofobines alifatines poliesterio medžiagas, įskaitant polilaktinę rūgštį (PLA), polikaprolaktoną (PCL), polibuteno sukcininę rūgštį (PBSA) ir kt. 276]. Muller ir kt. studied the structure and properties of starch/PLA composites and the interaction between the two, and the results showed that the interaction between the two was weak and the mechanical properties of the composites were poor [277]. Correa, Komur and Diaz-Gomez et al. ištyrė dviejų krakmolo/PCL kompleksų komponentų mechanines savybes, reologines savybes, gelio savybes ir suderinamumą, kurie buvo naudojami kuriant biologiškai skaidomas medžiagas, biomedicinos medžiagas ir audinių inžinerijos pastolių medžiagas [278–280]. Ohkika ir kt. nustatė, kad kukurūzų krakmolo ir PBSA mišinys yra labai perspektyvus. Kai krakmolo kiekis yra 5–30%, padidinus krakmolo granulių kiekį, galima padidinti modulį ir sumažinti tempimo įtempį bei pailgėjimą per pertrauką [281,282]. Hidrofobinis alifatinis poliesteris yra termodinamiškai nesuderinamas su hidrofiliniu krakmolu, todėl paprastai pridedami įvairūs suderinamieji ir priedai, siekiant pagerinti fazės sąsają tarp krakmolo ir poliesterio. Szadkowska, Ferri, and Li et al. ištyrė silanolio pagrindu pagamintų plastifikatorių, maleino anhidrido linų sėmenų aliejaus ir funkcionalizuotų augalinio aliejaus darinių poveikį atitinkamai krakmolo/PLA kompleksų struktūrai ir savybėms [283–285]. Ortega-Toro, Yu ir kt. Naudotas citrinos rūgšties ir difenilmetano diizocianatas, siekiant suderinti krakmolo/PCL junginį ir krakmolo/PBSA junginį, siekiant pagerinti medžiagų savybes ir stabilumą [286, 287].
Pastaraisiais metais buvo atlikta vis daugiau tyrimų, susijusių su krakmolo sudėtimu su natūraliais polimerais, tokiais kaip baltymai, polisacharidai ir lipidai. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen ir Zhang ir kt. Ištyrė atitinkamai krakmolo/zeino, krakmolo/išrūgų baltymų ir krakmolo/želatinos kompleksų fizikines ir chemines savybes, o visi rezultatai pasiekė gerus rezultatus, kurie gali būti taikomi maisto biomaterijoms ir dangteliams [52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52, 52. 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon ir Ren et al. ištyrė šviesos pralaidumą, mechanines savybes, atitinkamai antibakterines savybes ir chitozano koncentraciją krakmolo/chitozano kompozicinėse plėvelėse ir pridėjo natūralių ekstraktų, arbatos polifenolių ir kitų natūralių antibakterinių agentų, siekiant pagerinti kompozicinės plėvelės antibakterinį poveikį. Tyrimo rezultatai rodo, kad krakmolo/chitozano kompozicinė plėvelė turi didelį potencialą aktyvioje maisto ir vaisto pakuotėje [290–292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis ir Zhang et al. ištyrė krakmolo/celiuliozės nanokristalų, krakmolo/karboksimetilceliuliozės, krakmolo/metilceliuliozės ir krakmolo/hidroksipropilmetilceliuliozės kompozicinių plėvelių savybes ir pagrindinius valgomųjų/biodegicijų pakavimo medžiagas [293–295]. Dafe, Jumaidin ir Lascombes et al. Studijavo krakmolo/maisto dantenų junginiai, tokie kaip krakmolas/pektinas, krakmolas/agaras ir krakmolas/karageninas, daugiausia naudojami maisto ir maisto pakuočių srityje [296–298]. Tapioca krakmolo/kukurūzų aliejaus, krakmolo/lipidų kompleksų fizikinės ir cheminės savybės buvo tiriamos Perezo, De ir kt.
1.3.4.3 Hidroksipropiletilceliuliozės ir krakmolo junginys
Šiuo metu nėra daug tyrimų, susijusių su HPMC ir krakmolo sudėtine sistema namuose ir užsienyje, ir dauguma jų prideda nedidelį kiekį HPMC į krakmolo matricą, kad pagerintų krakmolo senėjimą. Jimenez ir kt. Naudotas HPMC, siekiant sumažinti vietinio krakmolo senėjimą, siekiant pagerinti krakmolo membranų pralaidumą. Rezultatai parodė, kad pridėjus HPMC, sumažėjo krakmolo senėjimas ir padidėjo kompozicinės membranos lankstumas. Kompozicinės membranos deguonies pralaidumas žymiai padidėjo, tačiau vandeniui atsparios savybės to nepadarė. Kiek pasikeitė [301]. Villacres, Basch ir kt. Sudėtingas HPMC ir tapioka krakmolas, skirtas paruošti HPMC/krakmolo kompozicines plėvelės pakavimo medžiagas, ir ištyrė plastizuojantį glicerino poveikį kompozicinei plėvelei ir kalio sorbato bei nisino poveikiui kompozicinės plėvelės antibakterinėms savybėms. Rezultatai rodo, kad padidėjus HPMC kiekiui, padidėja kompozicinės plėvelės elastinis modulis ir tempimo stiprumas, pailgėjimas per pertrauką sumažėja, o vandens garų pralaidumas neturi jokio poveikio; Kalio sorbatas ir Nisinas gali pagerinti kompozicinę plėvelę. Dviejų antibakterinių agentų antibakterinis poveikis yra geresnis, kai jis naudojamas kartu [112, 302]. Ortega-Toro ir kt. ištyrė HPMC/krakmolo karšto spaudimo kompozicinių membranų savybes ir ištyrė citrinos rūgšties poveikį kompozicinių membranų savybėms. Rezultatai parodė, kad HPMC buvo išsklaidytas krakmolo ištisinėje fazėje, o citrinos rūgštis ir HPMC turėjo įtakos krakmolo senėjimui. tam tikru slopinimo laipsniu [139]. Ayorinde ir kt. Burnos amlodipino padengimui naudota HPMC/krakmolo kompozicinė plėvelė, o rezultatai parodė, kad kompozicinės plėvelės dezintegracijos laikas ir išsiskyrimo greitis buvo labai geri [303].
Zhao Ming ir kt. ištyrė krakmolo poveikį HPMC plėvelių vandens sulaikymo greičiui, o rezultatai parodė, kad krakmolas ir HPMC turėjo tam tikrą sinergetinį poveikį, todėl bendras vandens sulaikymo procentas padidėjo [304]. Zhang ir kt. studied the film properties of the HPMC/HPS compound and the rheological properties of the solution. Rezultatai rodo, kad HPMC/HPS junginių sistema turi tam tikrą suderinamumą, jungtinės membranos efektyvumas yra geras, o HPS reologinės savybės HPMC turi gerą balansavimo efektą [305, 306]. Yra nedaug tyrimų apie HPMC/krakmolo junginių sistemą, turinčią didelį HPMC kiekį, ir dauguma jų yra seklios veiklos tyrimuose, o teorinių junginių sistemos tyrimų gana trūksta, ypač HPMC/HPS šalto šilumos atvirkštinumo gelis. -fazinis kompozicinis gelis. Mechanistic studies are still in a blank state.
1.4 Polimerų kompleksų reologija
Polimerų medžiagų perdirbimo procese neišvengiamai įvyks srautas ir deformacija, o reologija yra mokslas, tiriantis medžiagų srauto ir deformacijos dėsnius [307]. Srautas yra skystų medžiagų savybė, o deformacija yra kietųjų (kristalinių) medžiagų savybė. Bendras skysčio srauto ir kietos deformacijos palyginimas yra toks:
Praktiškai pritaikant polimerų medžiagas, jų klampumas ir viskoelastingumas lemia jų apdorojimo efektyvumą. Apdorojimo ir liejimo metu, pasikeitus šlyties greičiui, polimerų medžiagų klampumas gali turėti didelį dydį. Pokytis [308]. Rheological properties such as viscosity and shear thinning directly affect the control of pumping, perfusion, dispersion and spraying during the processing of polymer materials, and are the most important properties of polymer materials.
1.4.1 Polimerų viskoelastingumas
Esant išorinei jėgai, polimero skystis gali ne tik tekėti, bet ir parodyti deformaciją, parodydamas savotišką „viskoelastingumą“, o jo esmė yra „kieto skysčio dviejų fazių“ sambūvis [309]. Tačiau šis viskoelastingumas nėra linijinis viskoelastingumas esant mažoms deformacijoms, o netiesinis viskoelastingumas, kai medžiaga pasižymi didelėmis deformacijomis ir ilgalaikiu stresu [310].
Natūralus polisacharido vandeninis tirpalas taip pat vadinamas hidrosoliu. Praskiestoje tirpale polisacharidų makromolekulės yra ritės, atskirtos viena nuo kitos. Kai koncentracija padidėja iki tam tikros vertės, makromolekulinės ritės interpenetuoja ir sutampa vienas su kitu. Vertė vadinama kritine koncentracija [311]. Žemiau kritinės koncentracijos tirpalo klampumas yra palyginti žemas, o šlyties greitis neturi įtakos Niutono skysčio elgsenai; Kai pasiekiama kritinė koncentracija, makromolekulės, kurios iš pradžių juda atskirai, pradeda įsipainioti vienas su kitu, o tirpalo klampumas žymiai padidėja. padidėjimas [312]; Nors kai koncentracija viršija kritinę koncentraciją, stebimas šlyties plonėjimas ir tirpalas pasižymi ne Niutono skysčio elgesiu [245].
Some hydrosols can form gels under certain conditions, and their viscoelastic properties are usually characterized by storage modulus G', loss modulus G” and their frequency dependence. Sandėliavimo modulis atitinka sistemos elastingumą, o nuostolių modulis atitinka sistemos klampumą [311]. Praskiestuose tirpaluose tarp molekulių nėra įsipainiojimo, todėl plačiame dažnių diapazone G ′ yra daug mažesnis nei G ″ ir parodė stiprią priklausomybę nuo dažnio. Kadangi G ′ ir G ″ yra proporcingi dažniui ω ir jo kvadratinei, kai dažnis yra didesnis, g ′> g ″. Kai koncentracija yra didesnė nei kritinė koncentracija, G ′ ir G ″ vis dar priklauso nuo dažnio. When the frequency is lower, G′ < G″, and the frequency gradually increases, the two will cross, and reverse to G′ > in the high frequency region G”.
Kritinis taškas, kuriame natūralus polisacharido hidrosolio virsta geliu, yra vadinamas gelio tašku. Yra daugybė gelio taško apibrėžimų, o dažniausiai naudojamas dinaminio viskoelastingumo apibrėžimas reologijoje. Kai sistemos saugojimo modulis G ′ yra lygus nuostolių moduliui G ″, tai yra gelio taškas ir g ′> g ″ gelio formavimas [312, 313].
Kai kurios natūralios polisacharidų molekulės sudaro silpnąsias asociacijas, o jų gelio struktūra lengvai sunaikinama, o G 'yra šiek tiek didesnė nei G “, parodanti mažesnio dažnio priklausomybę; Nors kai kurios natūralios polisacharidų molekulės gali sudaryti stabilias kryžminimo regionus, kurios gelio struktūra yra stipresnė, G ′ yra daug didesnė nei G ″ ir neturi priklausomybės nuo dažnio [311].
1.4.2 Polimerų kompleksų reologinis elgesys
Visiškai suderinamai polimerų junginių sistemai junginys yra homogeninė sistema, o jo viskoelastingumas paprastai yra vieno polimero savybių suma, o jo viskoelastingumą galima apibūdinti paprastomis empirinėmis taisyklėmis [314]. Praktika įrodė, kad homogeninė sistema nėra palanki jos mechaninių savybių tobulinimui. Priešingai, kai kurios sudėtingos sistemos, turinčios fazių atskirtas struktūras, pasižymi puikiais rezultatais [315].
Iš dalies suderinamos junginių sistemos suderinamumui įtakos turės tokie veiksniai kaip sistemos junginio santykis, šlyties greitis, temperatūra ir komponentų struktūra, parodantys suderinamumą ar fazių atskyrimą, o perėjimas nuo suderinamumo prie fazės atskyrimo yra neišvengiamas. lemia reikšmingus sistemos viskoelastingumo pokyčius [316, 317]. Pastaraisiais metais buvo atlikta daugybė tyrimų apie iš dalies suderinamų polimerų kompleksinių sistemų viskoelastinį elgesį. Tyrimas rodo, kad jungtinės sistemos reologinis elgesys suderinamumo zonoje pateikia homogeninės sistemos savybes. Fazės atskyrimo zonoje reologinis elgesys visiškai skiriasi nuo homogeninės zonos ir ypač sudėtingas.
Suprasti junginių sistemos reologines savybes esant skirtingoms koncentracijoms, junginių santykiui, šlyties greičiui, temperatūrai ir kt. Yra didelę reikšmę tinkamai pasirinkti apdorojimo technologiją, racionalų formulių projektavimą, griežtą produkto kokybės valdymą ir tinkamą gamybos mažinimą. energijos suvartojimas. [309]. Pavyzdžiui, temperatūrai jautrioms medžiagoms medžiagos klampumą galima pakeisti sureguliuojant temperatūrą. Ir pagerinti apdorojimo našumą; Supraskite medžiagos šlyties plonėjimo zoną, pasirinkite tinkamą šlyties greitį, kad galėtumėte valdyti medžiagos apdorojimo efektyvumą ir pagerintumėte gamybos efektyvumą.
1.4.3 Veiksniai, darantys įtaką junginio reologinėms savybėms
Sudėtinės sistemos fizinės ir cheminės savybės ir vidinė struktūra yra išsamus kiekvieno komponento savybių ir sąveikos tarp komponentų sąveikos. Todėl kiekvieno komponento fizinės ir cheminės savybės turi lemiamą vaidmenį sudėtinėje sistemoje. Įvairių polimerų suderinamumo laipsnis labai skiriasi, kai kurie yra labai suderinami, o kai kurie beveik visiškai nesuderinami.
1.4.3.2 junginių sistemos santykis
Polimero junginių sistemos viskoelastingumas ir mechaninės savybės žymiai pasikeis pasikeis ir pasikeis junginio santykis. Taip yra todėl, kad junginio santykis nustato kiekvieno komponento indėlį į junginių sistemą, taip pat veikia kiekvieną komponentą. sąveika ir fazių pasiskirstymas. Xie Yajie ir kt. ištyrė chitozano/hidroksipropil celiuliozę ir nustatė, kad junginio klampumas žymiai padidėjo padidėjus hidroksipropil celiuliozės kiekiui [318]. Zhang Yayuan ir kt. ištyrė Xantano gumos ir kukurūzų krakmolo kompleksą ir nustatė, kad kai Xantano gumos santykis buvo 10%, žymiai padidėjo konsistencijos koeficientas, derliaus stresas ir skysčio indeksas. Akivaizdu, kad [319].
1.4.3.3 Šlyties greitis
Dauguma polimerų skysčių yra pseudoplastiniai skysčiai, kurie neatitinka Niutono srauto dėsnio. Pagrindinis bruožas yra tas, kad klampumas iš esmės nesikeičia esant žemai šlyties, o klampumas smarkiai mažėja didėjant šlyties greičiui [308, 320]. Polimero skysčio srauto kreivę galima apytiksliai suskirstyti į tris regionus: žemos šlyties Niutono regioną, šlyties plonėjimo sritį ir didelio šlyties stabilumo sritį. Kai šlyties greitis yra lygus nuliui, įtempis ir deformacija tampa linijiniai, o skysčio srauto elgsena yra panaši į Niutono skysčio. Šiuo metu klampumas linkęs į tam tikrą vertę, kuri vadinama nulinio šlyties klampumu η0. η0 atspindi maksimalų medžiagos atsipalaidavimo laiką ir yra svarbus polimerų medžiagų parametras, susijęs su vidutiniu polimero molekuline mase ir klampaus srauto aktyvacijos energija. Šlyties plonėjimo zonoje klampumas pamažu mažėja didėjant šlyties greičiui, ir atsiranda „šlyties plonėjimo“ reiškinys. Ši zona yra tipiška srauto zona perdirbant polimerų medžiagas. Didelio šlyties stabilumo srityje, didėjant šlyties greičiui, klampumas linkęs į kitą konstantą, begalinį šlyties klampumą η∞, tačiau paprastai šią sritį sunku pasiekti.
Temperatūra daro tiesioginę įtaką atsitiktinio molekulių šiluminio judesio intensyvumui, o tai gali turėti didelę įtaką tarpmolekulinėms sąveikoms, tokioms kaip difuzija, molekulinės grandinės orientacija ir įsipainiojimas. Apskritai, polimerinių medžiagų srauto metu molekulinių grandinių judėjimas atliekamas segmentuose; Didėjant temperatūrai, didėja laisvasis tūris, o segmentų atsparumas srautui mažėja, todėl klampumas mažėja. Tačiau kai kuriems polimerams, kylant temperatūrai, tarp grandinių atsiranda hidrofobinis ryšys, todėl klampumas didėja.
Įvairūs polimerai turi skirtingą jautrumo temperatūrai laipsnį, o tas pats aukštas polimeras turi skirtingą poveikį jo mechanizmo veikimui skirtinguose temperatūros diapazonuose.
1.5 Šios temos tyrimų reikšmė, tyrimų tikslas ir tyrimų turinys
1.5.1 Tyrimo reikšmė
Nors HPMC yra saugi ir valgoma medžiaga, plačiai naudojama maisto ir vaisto srityje, ji turi gerą plėvelę formuojant, skleidžiant, sustorėjusi ir stabilizuojančiai. HPMC plėvelė taip pat pasižymi geru skaidrumu, alyvos barjerinėmis savybėmis ir mechaninėmis savybėmis. Tačiau aukšta jo kaina (apie 100 000/tonų) riboja plačią taikymą, net ir didesnės vertės farmacijos programose, tokiose kaip kapsulės. Be to, HPMC yra termiškai sukeltas gelis, egzistuojantis tirpalo būsenoje, turinčioje žemą klampumą žemoje temperatūroje, ir gali sudaryti klampų kietąjį gelį aukštoje temperatūroje, todėl perdirbimo procesai, tokie kaip danga, purškimas ir panardinimas, turi būti nešiojamas Aukštoje temperatūroje, todėl gamybos energijos sąnaudos ir didelės gamybos sąnaudos. Tokios savybės kaip mažesnis HPMC klampumas ir gelio stiprumas žemoje temperatūroje sumažina HPMC apdorojimą daugelyje programų.
Priešingai, HPS yra pigi (apie 20 000/tonų) valgomoji medžiaga, kuri taip pat plačiai naudojama maisto ir vaistų srityje. Priežastis, kodėl HPMC yra tokia brangi, yra tai, kad HPMC paruošti naudojama žaliavos celiuliozė yra brangesnė nei žaliavos krakmolas, naudojamas HPS paruošti. Be to, HPMC skiepijamas dviem pakaitalais - hidroksipropilu ir metoksi. Dėl to paruošimo procesas yra labai sudėtingas, todėl HPMC kaina yra daug didesnė nei HPS. Šis projektas tikisi kai kuriuos brangius HPMC pakeisti mažos kainos HPS ir sumažinti produkto kainą, remdamasis panašiomis funkcijomis.
Be to, HPS yra šaltas gelis, egzistuojantis viskoelastinės gelio būsenoje žemoje temperatūroje ir sudaro tekantį tirpalą aukštoje temperatūroje. Todėl pridėjus HPS prie HPMC, galite sumažinti HPMC gelio temperatūrą ir padidinti jo klampumą žemoje temperatūroje. ir gelio stiprumas, pagerindamas jo apdorojimą žemoje temperatūroje. Be to, valgomosios HPS plėvelė pasižymi geromis deguonies barjerinėmis savybėmis, todėl pridėjus HPS į HPMC, galima pagerinti valgomosios plėvelės deguonies barjero savybes.
Apibendrinant galima pasakyti, kad HPMC ir HPS derinys: pirma, jis turi svarbią teorinę reikšmę. HPMC yra karštas gelis, o HPS yra šaltas gelis. Sudėjus abu, teoriškai yra pereinamasis taškas tarp karštų ir šaltų gelių. HPMC/HPS šaltojo ir karšto gelio junginių sistemos ir jos mechanizmo tyrimų sukūrimas gali būti naujas būdas atlikti tokio tipo šalto ir karšto atvirkštinės fazės gelio junginių sistemos tyrimus ， nustatytas teorines gaires. Antra, tai gali sumažinti gamybos sąnaudas ir pagerinti produktų pelną. Derinant HPS ir HPMC, gamybos sąnaudas galima sumažinti žaliavų ir gamybos energijos suvartojimo atžvilgiu, o produkto pelnas gali būti žymiai padidintas. Trečia, tai gali pagerinti apdorojimo našumą ir išplėsti programą. Pridėjus HP, HPMC koncentracija ir gelio stipris gali padidinti žemoje temperatūroje ir pagerinti jo apdorojimo efektyvumą žemoje temperatūroje. Be to, galima pagerinti produkto našumą. Pridėjus HPS paruošti valgomosios kompozicinę HPMC/HPS plėvelę, galima patobulinti valgomosios plėvelės deguonies barjero savybes.
Polimerų junginių sistemos suderinamumas gali tiesiogiai nustatyti mikroskopinę morfologiją ir išsamias junginio savybes, ypač mechanines savybes. Todėl labai svarbu ištirti HPMC/HPS junginių sistemos suderinamumą. Tiek HPMC, tiek HPS yra hidrofiliniai polisacharidai su ta pačia struktūrine vienetu-gliukoze ir modifikuoti tos pačios funkcinės grupės hidroksipropilo, o tai labai pagerina HPMC/HPS junginių sistemos suderinamumą. Tačiau HPMC yra šaltas gelis, o HPS yra karštas gelis, o abiejų atvirkštinis gelio elgesys lemia HPMC/HPS junginių sistemos fazių atskyrimo fenomeną. Apibendrinant galima pasakyti, kad HPMC/HPS šalto karšto gelio kompozicinės sistemos fazės morfologija ir fazių perėjimas yra gana sudėtingas, todėl šios sistemos suderinamumas ir fazių atskyrimas bus labai įdomus.
Polimerų kompleksinių sistemų morfologinė struktūra ir reologinis elgesys yra tarpusavyje susijusios. Viena vertus, reologinis elgesys perdirbimo metu turės didelę įtaką sistemos morfologinei struktūrai; Kita vertus, reologinis sistemos elgesys gali tiksliai atspindėti sistemos morfologinės struktūros pokyčius. Todėl labai svarbu ištirti HPMC/HPS junginių sistemos reologines savybes, skirtas vadovauti gamybai, apdorojimui ir kokybės kontrolei.
Makroskopinės savybės, tokios kaip HPMC/HPS šaltojo ir karšto gelio junginių sistemos morfologinė struktūra, suderinamumas ir reologija, yra dinamiškos, ir jas daro įtaką daugybė veiksnių, tokių kaip tirpalo koncentracija, sudėtinio santykis, šlyties greitis ir temperatūra. Ryšį tarp mikroskopinės morfologinės struktūros ir kompozicinės sistemos makroskopinių savybių galima reguliuoti kontroliuojant kompozicinės sistemos morfologinę struktūrą ir suderinamumą.
Buvo sukurta HPMC/HPS šaltos ir karštos atvirkštinės fazės gelio junginių sistema, ištirtos jo reologinės savybės ir buvo tiriamos fizinės ir cheminės komponentų struktūros poveikis, junginių santykis ir perdirbimo sąlygos sistemos reologinėms savybėms. The edible composite film of HPMC/HPS was prepared, and the macroscopic properties such as mechanical properties, air permeability and optical properties of the film were studied, and the influencing factors and laws were explored. HPMC/HPS šaltojo ir karšto atvirkštinės fazės gelio kompleksinės sistemos fazių perėjimas, suderinamumas ir fazių atskyrimas, ištirkite jo įtaką veikiančius veiksnius ir mechanizmus ir nustato ryšį tarp mikroskopinės morfologinės struktūros ir makroskopinių savybių. Kompozicinės sistemos morfologinė struktūra ir suderinamumas naudojamas kompozicinių medžiagų savybėms valdyti.
1.5.3 Tyrimo turinys
Siekiant pasiekti numatomą tyrimo tikslą, šis dokumentas atliks šiuos tyrimus:
(1) Sukurkite HPMC/HPS šaltą ir karštą atvirkštinės fazės gelio junginių sistemą ir naudokite reometrą, kad ištirtumėte junginio tirpalo reologines savybes, ypač koncentracijos, junginių santykio ir šlyties greičio poveikis klampumo ir srauto indekso indeksui. junginių sistema. Buvo ištirta reologinių savybių, tokių kaip tikotropija ir tikotropija, įtaka ir įstatymai, o išankstinis ištirtas šalto ir karšto kompozicinio gelio formavimo mechanizmas buvo ištirtas.
(2) buvo paruošta HPMC/HPS valgomoji kompozicinė plėvelė, o skenavimo elektronų mikroskopas buvo naudojamas tiriant kiekvieno komponento būdingų savybių įtaką ir sudėties santykį kompozicinės plėvelės mikroskopinėje morfologijoje; Mechaninės savybės testeris buvo naudojamas tiriant kiekvieno komponento būdingas savybes, kompozicinės plėvelės sudėtis - santykio ir aplinkos santykinės drėgmės įtaka kompozicinės plėvelės mechaninėms savybėms; Deguonies perdavimo greičio testerio ir UV-VIS spektrofotometro naudojimas, siekiant ištirti komponentų būdingų savybių poveikį ir sudėtinio santykio kompozicinės plėvelės deguonies ir šviesos perdavimo savybes. Karšta atvirkštinė gelio kompozicinė sistema buvo tiriama skenavimo elektronų mikroskopija, termogravimetrine analize ir dinamine termomechanine analize.
(3) Buvo sukurtas ryšys tarp mikroskopinės morfologijos ir mechaninių savybių HPMC/HPS šaltai karšto atvirkštinės gelio kompozicinės sistemos. Buvo paruošta valgomoji kompozicinė HPMC/HPS plėvelė, o jungtinės koncentracijos ir junginio santykio įtaka mėginio fazių pasiskirstymui ir fazių perėjimui buvo tiriama optiniu mikroskopu ir jodo dažymo metodu; Buvo nustatyta jungtinės koncentracijos ir junginio santykio įtaka mėginių mechaninėms ir šviesos perdavimo savybėms. Buvo ištirtas HPMC/HPS šalto karšto atvirkštinės gelio kompozicinės sistemos mikrostruktūros ir mechaninių savybių ryšys.
(4) HPMC/HPS/HPS šaltai-karšto atvirkštinės fazės gelio kompozicinės sistemos reologinėse savybės ir gelio savybės. HPS pakeitimo laipsnio, šlyties greičio ir temperatūros poveikis klampumui ir kitoms junginių sistemos reologinėms savybėms, taip pat gelio perėjimo taškui, priklausomybės nuo modulio dažnio ir kitų gelio savybių bei jų įstatymai buvo tiriami naudojant reometrą. Nuo temperatūros priklausoma fazių pasiskirstymas ir mėginių fazių perėjimas buvo tiriamas jodo dažymais, ir buvo aprašytas HPMC/HPS šaltai karšto atvirkštinio fazės gelio kompleksinės sistemos geliacijos mechanizmas.
(5) HPS cheminės struktūros modifikavimo poveikis makroskopinėms savybėms ir HPMC/HPS/HPS suderinamumui šaltai-karšto atvirkštinės fazės gelio kompozicinės sistemos. Buvo paruošta valgomoji kompozicinė HPMC/HPS plėvelė, o HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnio poveikis kompozicinės plėvelės kristalų struktūrai ir mikro domenų struktūrai buvo tiriama sinchrotrono spinduliuotės mažo kampo rentgeno spindulių sklaidos technologija. HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnio įtakos dėsniai kompozicinės membranos mechaninėms savybėms buvo tiriamas mechaninės savybės testeris; Deguonies pralaidumo testeris buvo ištirtas HPS pakaitinio pakaitinio laipsnio įtakos dėsniui, skirtą kompozicinės membranos deguonies pralaidumui; HPS hidroksipropilo pakaitinio laipsnio Hidroksipropilo įtaka HPMC/HPS kompozicinių plėvelių šiluminiam stabilumui.
2 skyrius HPMC/HPS junginių sistemos reologinis tyrimas
Natūralias polimerais pagrįstas valgomųjų plėveles galima paruošti palyginti paprastu šlapiu metodu [321]. Pirmiausia polimeras ištirpsta arba išsklaidytas skystoje fazėje, kad būtų paruoštas valgomojo plėvelės formavimo skystis arba plėvelę formuojanti suspensija, o po to koncentruojama pašalinant tirpiklį. Čia operacija paprastai atliekama džiovinant šiek tiek aukštesnėje temperatūroje. Šis procesas paprastai naudojamas fasuotoms valgomosioms plėvelėms gaminti arba gaminį tiesiogiai padengti plėvelės formavimo tirpalu panardinant, šepetėliu ar purškiant. Norint projektuoti valgomąjį plėvelę, reikia gauti tikslius filmų formavimo skysčio reologinius duomenis, o tai turi didelę reikšmę valgomųjų pakuočių ir dangų produkto kokybės kontrolei [322].
HPMC yra šiluminiai klijai, kurie sudaro gelį aukštoje temperatūroje ir yra tirpalo būsenoje žemoje temperatūroje. Ši šiluminio gelio savybė savo klampumą žemoje temperatūroje tampa labai žema, o tai nėra palanki konkrečiems gamybos procesams, tokiems kaip panardinimas, valymas ir panardinimas. operation, resulting in poor processability at low temperatures. In contrast, HPS is a cold gel, a viscous gel state at low temperature, and a high temperature. A low viscosity solution state. Todėl, derinant abu, HPMC reologinės savybės, tokios kaip klampumas žemoje temperatūroje, tam tikru mastu gali būti subalansuotos.
Šiame skyriuje pagrindinis dėmesys skiriamas tirpalo koncentracijos, junginių santykio ir temperatūros poveikiui tokioms reologinėms savybėms kaip HPMC/HPS šalto karšto atvirkštinio gelio junginių sistemos HPMC/HPS nulinio šlyties klampumas, srauto indeksas ir tiokotropija. The addition rule is used to preliminarily discuss the compatibility of the compound system.
2.2 Eksperimentinis metodas
2.2.1 HPMC/HPS junginio tirpalo paruošimas
Pirmiausia pasverkite HPMC ir HPS sausus miltelius ir sumaišykite pagal 15% (m/m) koncentraciją ir skirtingus santykius 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Tada įpilkite 70 ° C į C vandenį, greitai išmaišykite 30 minučių, esant 120 aps/min, kad visiškai išsklaidytų HPMC; Tada kaitinkite tirpalą iki virš 95 ° C, greitai išmaišykite 1 valandą tuo pačiu greičiu, kad visiškai želatinizuotumėte HP; Po to želatinizacija baigta, tirpalo temperatūra greitai sumažėjo iki 70 ° C, o HPMC buvo visiškai ištirpinta, maišant lėtu 80 aps/min greičiu 40 min. (Visi w/w šiame straipsnyje yra šie: sauso pavyzdžio masė/bendras tirpalo masė).
2.2.2 HPMC/HPS junginių sistemos reologinės savybės
2.2.2.1 Reologinės analizės principas
Sukimosi reometras turi porą aukštyn ir žemyn lygiagrečių spaustukų, o paprastą šlyties srautą galima realizuoti santykiniu judėjimu tarp spaustukų. Reometrą galima išbandyti žingsnio, srauto režimu ir virpesių režimu: žingsnio režimu reometras mėginyje gali pritaikyti trumpalaikį įtempį, kuris daugiausia naudojamas trumpalaikiam charakteriniam atsakui ir pastoviam mėginio laikui patikrinti. Vertinimas ir viskoelastinis atsakas, pavyzdžiui, streso atsipalaidavimas, šliaužimas ir atsigavimas; Srauto režime reometras mėginyje gali pritaikyti tiesinį įtempį, kuris daugiausia naudojamas mėginio klampumo priklausomybei patikrinti nuo šlyties greičio ir klampumo priklausomybės nuo temperatūros ir tiokotropijos; Virpiklių režime reometras gali generuoti sinusoidinį kintamąjį svyruojantį įtempį, kuris daugiausia naudojamas nustatant tiesinę viskoelastinę sritį, šiluminio stabilumo vertinimą ir mėginio geliacijos temperatūrą.
2.2.2.2 Srauto režimo bandymo metodas
Buvo naudojamas lygiagrečios plokštelės armatūra, kurios skersmuo buvo 40 mm, o plokštės tarpai buvo 0,5 mm.
1. klampumas keičiasi laikui bėgant. Bandymo temperatūra buvo 25 ° C, šlyties greitis buvo 800 S-1, o bandymo laikas buvo 2500 s.
2. Klampumas kinta priklausomai nuo šlyties greičio. Test temperature 25 °C, pre-shear rate 800 s-1, pre-shear time 1000 s; Šlyties greitis 10²-10³s.
Šlyties įtempis (τ) ir šlyties greitis (γ) atitinka Ostwald-De Waele galios dėsnį:
̇Τ = k.γ n (2-1)
kur τ yra šlyties įtempis, pa;
γ yra šlyties greitis, S-1;
n yra likvidumo indeksas;
K yra klampumo koeficientas, PA · Sn.
Ryšys tarp klampos (ŋ
Tarp jų,ŋ0šlyties klampumas, pa s;
ŋ∞yra begalinis šlyties klampumas, pa s;
λis atsipalaidavimo laikas, s;
n yra šlyties plonėjimo rodyklė ；
3. Trijų pakopų tiakotropijos bandymo metodas. Bandymo temperatūra yra 25 ° C, a. Stacionarios stadijos, šlyties greitis yra 1 s-1, o bandymo laikas yra 50 s; b. Šlyties etapas, šlyties greitis yra 1000 S-1, o bandymo laikas yra 20 s; c. Struktūros atkūrimo procesas, šlyties greitis yra 1 s-1, o bandymo laikas yra 250 s.
Struktūros atkūrimo procese struktūros atkūrimo laipsnis po skirtingo atkūrimo laiko išreiškia atkūrimo klampumo greičiu:
Tarp jų,ŋt yra klampumas struktūrinio atkūrimo metu TS, pa s;
hŋ
2.3 Rezultatai ir diskusija
2.3.1 Šlyties laiko poveikis junginių sistemos reologinėms savybėms
Esant nuolatiniam šlyties greičiui, akivaizdus klampumas gali parodyti skirtingas tendencijas didėjant šlyties laikui. 2-1 paveiksle parodyta tipinė klampumo ir laiko kreivė HPMC/HPS junginių sistemoje. Iš figūros galima pastebėti, kad prailginus kirpimo laiką, akivaizdus klampumas nuolat mažėja. Kai kirpimo laikas pasiekia apie 500 s, klampumas pasiekia stabilią būseną, o tai rodo, kad jungtinės sistemos klampumas esant greitajam kirpimui turi tam tikrą vertę. Laiko priklausomybė, tai yra, toxotropija parodyta tam tikrame laiko tarpsnyje.
Todėl, tiriant jungtinės sistemos klampumo varianto įstatymą su šlyties greičiu, prieš tikrąjį pastovaus šlyties bandymą, norint pašalinti tihotropijos įtaką junginių sistemai, reikia tam tikro greitojo išankstinio kirpimo laikotarpio, kad būtų pašalinta tam tikra greita. . Taigi gaunamas klampumo pokyčių, susijusių su šlyties greičiu, kaip vieno veiksnio, dėsnis. Šiame eksperimente visų mėginių klampumas pasiekė pastovią būseną prieš 1000 s esant dideliam šlyties greičiui - 800 1/s, o tai čia nėra nubraižyta. Todėl būsimame eksperimentiniame projekte buvo išankstinis 1000 s kirpimas, kai didelis šlyties greitis buvo 800 1/s, siekiant pašalinti visų mėginių tiokotropijos poveikį.
2.3.2 Koncentracijos poveikis junginių sistemos reologinėms savybėms
Paprastai polimerų tirpalų klampumas didėja didėjant tirpalo koncentracijai. 2-2 paveiksle parodytas koncentracijos HPMC/HPS kompozicijų klampumo priklausomybės nuo šlyties greičio poveikis. Iš paveikslo matome, kad tuo pačiu šlyties greičiu junginės sistemos klampumas palaipsniui didėja didėjant tirpalo koncentracijai. HPMC/HPS junginių tirpalų, turinčių skirtingą koncentraciją, klampumas palaipsniui mažėjo didėjant šlyties greičiui, parodant akivaizdų šlyties plonėjimo reiškinį, kuris parodė, kad skirtingų koncentracijų junginiai tirpalai priklausė pseudoplastiniams skysčiams. Tačiau klampumo priklausomybė nuo šlyties greičio parodė skirtingą tendenciją keičiant tirpalo koncentraciją. Kai tirpalo koncentracija yra maža, kompozicinio tirpalo šlyties plonėjimo reiškinys yra mažas; Padidėjus tirpalo koncentracijai, sudėtingesnis yra kompozicinio tirpalo šlyties plonėjimo reiškinys.
2.3.2.1 Koncentracijos poveikis nuliniam junginio sistemos šlyties klampumui
Carreno modelis buvo pritaikytas jungtinės sistemos klampos šlyties greičio kreivės esant skirtingoms koncentracijoms, o junginio tirpalo klampumas nulinio šlyties klampumas buvo ekstrapoliuotas (0,9960 <r₂ <0,9997). Koncentracijos poveikį sudėtinio tirpalo klampumui galima toliau ištirti tiriant ryšį tarp nulinio šlyties klampumo ir koncentracijos. Iš 2-3 paveikslo galima pastebėti, kad ryšys tarp nulinio šlyties klampumo ir sudėtinio tirpalo koncentracijos atitinka galios dėsnį:
kur k ir m yra konstantos.
Dviguboje logaritminėje koordinatėje, atsižvelgiant į nuolydžio M dydį, galima pastebėti, kad priklausomybė nuo koncentracijos pateikia dvi skirtingas tendencijas. Remiantis „Dio-Edwards“ teorija, esant mažai koncentracijai, nuolydis yra didesnis (M = 11,9, R2 = 0,9942), kuris priklauso praskiestam tirpalui; Esant didelei koncentracijai, nuolydis yra palyginti mažas (M = 2,8, R2 = 0,9822), kuris priklauso sub-koncentruotam tirpalui. Todėl šių dviejų regionų sankryža gali būti nustatyta, kad kritinė jungtinės sistemos C* koncentracija C* gali būti 8%. Remiantis įprastu skirtingų būsenų ryšiu ir polimerų koncentracijomis tirpale, siūlomas HPMC/HPS junginių sistemos molekulinės būsenos modelis žemos temperatūros tirpale, kaip parodyta 2-3 paveiksle.
HPS yra šaltas gelis, tai yra gelio būsena žemoje temperatūroje ir yra aukštos temperatūros tirpalo būsena. Bandymo temperatūroje (25 ° C) HPS yra gelio būsena, kaip parodyta paveikslėlyje mėlynojo tinklo srityje; Priešingai, HPMC yra karštas gelis, esant bandymo temperatūrai, jis yra tirpalo būsenoje, kaip parodyta raudonos linijos molekulėje.
Praskiestame C <c*tirpale HPMC molekulinės grandinės daugiausia egzistuoja kaip nepriklausomos grandinės struktūros, o pašalintas tūris priverčia grandines atskirti viena nuo kitos; Be to, HPS gelio fazė sąveikauja su keliomis HPMC molekulėmis, kad sudarytų visą formą, o HPMC nepriklausomos molekulinės grandinės egzistuoja atskirai viena nuo kitos, kaip parodyta 2-2a paveiksle.
Didėjant koncentracijai, atstumas tarp nepriklausomų molekulinių grandinių ir fazių sričių palaipsniui mažėjo. Kai pasiekiama kritinė koncentracija C*, HPMC molekulės, sąveikaujančios su HPS gelio faze, pamažu didėja, o nepriklausomos HPMC molekulinės grandinės pradeda jungitis tarpusavyje, formuojant HPS fazę, kai gelio centras, o HPMC molekulinės grandinės yra susipynusios. ir susieti vienas su kitu. Mikrogelio būsena parodyta 2-2B paveiksle.
Toliau padidėjus koncentracijai, C> C*, atstumas tarp HPS gelio fazių dar labiau sumažėja, o įsipainiojusios HPMC polimerų grandinės ir HPS fazės sritis tampa sudėtingesnė, o sąveika yra intensyvesnė, todėl tirpalas pasižymi elgesiu. Panašiai kaip polimero lydymas, kaip parodyta 2-2C pav.
„Ostwald-De Waele“ galios dėsnis (žr. Formulę (2-1)) yra naudojamas pritaikyti šlyties įtempių ir šlyties greičio kreives (nerodytas tekste) jungtinės sistemos su skirtingomis koncentracijomis, o srauto indeksas N ir klampumo koeficientas-klampumo koeficientas K galima gauti. , tinkamas rezultatas, kaip parodyta 2-1 lentelėje.
2-1 lentelė srauto elgsenos indeksas (N) ir skysčio konsistencijos indeksas (k) HPS/HPMC tirpale, kai įvairią koncentraciją esant 25 ° C temperatūrai, esant 25 ° C temperatūrai
Niutono skysčio srauto eksponentas yra n = 1, pseudoplastinio skysčio srauto eksponentas yra N <1, o kuo toliau N nukrypimas nuo 1, tuo stipresnis skysčio pseudoplastiškumas, o dilatantinio skysčio srauto eksponentas yra n> 1. Iš 2-1 lentelės matyti, kad junginių tirpalų, turinčių skirtingą koncentraciją, N vertės yra mažesnės nei 1, tai rodo, kad visi junginiai tirpalai yra pseudoplastiniai skysčiai. Esant mažoms koncentracijoms, pakartotinio tirpalo N vertė yra arti 0, o tai rodo, kad mažos koncentracijos junginio tirpalas yra artimas Niutono skysčiui, nes esant mažai koncentracijos sudėtiniam tirpalui, polimerų grandinės egzistuoja nepriklausomai vienas nuo kito. Padidėjus tirpalo koncentracijai, jungtinės sistemos N vertė pamažu sumažėjo, o tai parodė, kad koncentracijos padidėjimas padidino junginio tirpalo pseudoplastinį elgesį. Tarp HPS fazės ir su HPS faze buvo tokios sąveikos, o jos srauto elgesys buvo arčiau polimero lydymosi.
Esant mažai koncentracijai, jungtinės sistemos klampumo koeficientas K yra mažas (c <8%, k <1 Pa · Sn), o didėjant koncentracijai, jungtinės sistemos k vertė palaipsniui didėja, tai rodo, kad klampumas klampumas Sudėčių sistema sumažėjo, o tai atitinka nulinės šlyties klampos priklausomybę nuo koncentracijos.
2.3.3 Sudėtingų santykio įtaka junginių sistemos reologinėms savybėms
2-4 pav. HPMC/HPS tirpalo klampumas ir šlyties greitis su skirtingu mišinio santykiu esant 25 ° C temperatūrai
2-2 lentelė. HPS/HPMC tirpalo srauto elgsenos indeksas (N) ir skysčio konsistencijos indeksas (k) su įvairiais mišinio santykiu esant 25 °, esant 25 ° kampui
2-4 paveiksluose parodytas junginių santykio poveikis HPMC/HPS junginio tirpalo klampumo šlyties greičio priklausomybei. Iš figūros matyti, kad jungtinės sistemos, turinčios mažą HPS kiekį, klampumas (HPS <20%) iš esmės nesikeičia didėjant šlyti Žemoje temperatūroje yra ištisinė fazė; Didelio HPS kiekio, turinčio didelį HPS kiekį, klampumas palaipsniui mažėja didėjant šlyties greičiui, parodant akivaizdų šlyties plonėjimo reiškinį, o tai rodo, kad junginio tirpalas yra pseudoplastinis skystis. Tuo pačiu šlyties greičiu junginio tirpalo klampumas padidėja didėjant HPS kiekiui, tai daugiausia todėl, kad HPS yra klampesnėje gelio būsenoje žemoje temperatūroje.
Naudojant „Ostwald-De Waele“ galios dėsnį (žr. Formulę (2-1)), kad atitiktų junginių sistemų šlyties šlyties šlyties greičio kreives (nerodytas tekste) su skirtingais junginių santykiais, srauto eksponentu N ir klampumo koeficientu K, the fitting results are shown in Table 2-2. Iš lentelės galima pastebėti, kad 0,9869 <R2 <0,9999, tinkamumo rezultatas yra geresnis. Jungtinės sistemos srauto indeksas N mažėja palaipsniui didėjant HPS kiekiui, o klampumo koeficientas K rodo palaipsniui didėjančią tendenciją padidėjus HPS kiekiui, tai rodo, kad pridėjus HPS, sudėtinio tirpalo pridėjimas tampa klampus ir sunkiai srautas. . Ši tendencija atitinka Zhango tyrimų rezultatus, tačiau esant tam pačiam junginių santykiui, sudėtinio tirpalo N vertė yra didesnė nei Zhango rezultatas [305], tai daugiausia todėl, kad šiame eksperimente buvo atliktas prieš kirpimas, siekiant pašalinti tikotropijos poveikį pašalinamas; Zhango rezultatas yra bendro Tiksotropijos ir šlyties greičio rezultatas; Šių dviejų metodų atskyrimas bus išsamiai aptartas 5 skyriuje.
2.3.3.1 Sudėtingų santykio įtaka junginių sistemos šlyties klampumui nuliui
Ryšys tarp homogeninės polimerų junginių sistemos reologinių savybių ir sistemos komponentų reologinių savybių atitinka logaritminės apibendrinimo taisyklę. Dviejų komponentų junginių sistemai ryšys tarp jungtinės sistemos ir kiekvieno komponento gali būti išreikštas tokia lygtimi:
Tarp jų F yra sudėtingos sistemos reologinė savybės parametras;
F1, F2 yra atitinkamai reologiniai 1 ir 2 komponento parametrai;
∅1 ir ∅2 yra atitinkamai 1 ir 2 komponento masės frakcijos ir ∅1 ∅2.
Todėl jungtinės sistemos klampos nulinio šlyties klampumas po skirtingų junginių santykio gali būti apskaičiuojamas pagal logaritminio apibendrinimo principą, kad būtų galima apskaičiuoti atitinkamą numatomą vertę. Sudėtinių tirpalų eksperimentinės vertės, turinčios skirtingą junginio santykį, vis dar buvo ekstrapoliuotos, kai Carren pritvirtino klampos-šlyties greičio kreivę. Numatoma HPMC/HPS junginių sistemos nulinės šlyties klampos vertė, palyginti su skirtingais junginių santykiais, lyginama su eksperimentine verte, kaip parodyta 2-5 paveiksle.
Pažymėta linijos dalis paveikslėlyje yra numatoma junginio tirpalo, gauto pagal logaritminės sumos taisyklę, nulinės šlyties klampos vertė, o punktyrinės linijos grafikas yra jungtinės sistemos eksperimentinė vertė su skirtingais sudėtiniais santykiais. Iš figūros matyti, kad eksperimentinė junginio tirpalo vertė rodo tam tikrą teigiamą neigiamą nuokrypį, palyginti su sudėtiniu taisykle, tai rodo, kad junginių sistema negali pasiekti termodinaminio suderinamumo, o jungtinė sistema yra ištisinė fazės dispersija ties ties ties ties esant fazės dispersijai ties ties esant fazės dispersijai ties ties esant fazės dispersijai ties ties esant fazės dispersijai ties esant fazės dispersijai ties esant fazės dispersijai ties ties fazės dispersija ties ties ties fazės dispersija ties ties esant fazės dispersijai ties esant fazės dispersijai ties esant fazės dispersijai ties ties fazės dispersija ties ties ties fazės dispersija ties ties esant fazės dispersijai prie žemos temperatūros dviejų fazių sistemos „jūros salos“ struktūra; Ir nuolat mažinant HPMC/HPS junginių santykį, ištisinė junginių sistemos fazė pasikeitė po to, kai junginio santykis buvo 4: 6. Skyriuje išsamiai aptariami tyrimai.
Iš paveikslo galima aiškiai pamatyti, kad kai HPMC/HPS junginio santykis yra didelis, junginių sistema turi neigiamą nuokrypį, kuris gali būti todėl, kad didelio klampumo HPS pasiskirsto išsklaidytos fazės būsenoje apatinio klampumo HPMC nuolatinės fazės vidurinėje viduryje. . Didėjant HPS kiekiui, junginių sistemoje yra teigiamas nukrypimas, tai rodo, kad šiuo metu jungtinės sistemos nuolatinis fazės perėjimas vyksta. HP, turintis didelį klampumą, tampa nuolatine jungtinės sistemos faze, o HPMC yra išsklaidytas nuolatinėje HPS fazėje vienodesnėje būsenoje.
2.3.3.2 Sudėtingų santykio įtaka junginių sistemos skysčiams elgsenai
2-6 paveiksluose parodytas sudėtinės sistemos srauto indeksas N kaip HPS turinio funkcija. Kadangi srauto indeksas N yra pritaikytas iš log-logaritminės koordinatės, n čia yra linijinė suma. Iš figūros galima pastebėti, kad padidėjus HPS kiekiui, jungtinės sistemos srauto indeksas N pamažu mažėja, tai rodo, kad HPS sumažina junginio tirpalo Niutono skysčio savybes ir pagerina jo pseudoplastinį skysčio elgseną. Apatinė dalis yra gelio būsena, turinti didesnį klampumą. Iš paveikslo taip pat galima pastebėti, kad ryšys tarp junginio sistemos srauto indekso ir HPS turinio atitinka linijinį ryšį (R2 yra 0,98062), tai rodo, kad junginių sistema turi gerą suderinamumą.
2.3.3.3 Sudėčių santykio įtaka sudėtingumo koeficientui junginių sistemos klampumo koeficientui
2-7 paveiksle parodytas sudėtingo tirpalo klampumo koeficientas K, atsižvelgiant į HPS kiekį. Iš figūros galima pastebėti, kad gryno HPMC k vertė yra labai maža, o gryno HP k vertė yra didžiausia, tai yra susiję su HPMC ir HP, atitinkamai tirpalo ir gelio būsenoje, gelio savybėmis žema temperatūra. Kai aukštas mažo klampumo komponento kiekis yra didelis, tai yra, kai HPS kiekis yra žemas, junginio tirpalo klampumo koeficientas yra artimas mažo klampumo komponento HPMC koeficientui; Nors aukšto klampumo komponento kiekis yra didelis, sudėtinio tirpalo k vertė padidėja didėjant HPS kiekiui, o tai parodė, kad HPS padidino HPMC klampumą žemoje temperatūroje. Tai daugiausia atspindi ištisinės fazės klampos indėlį į sudėtinės sistemos klampumą. Skirtingais atvejais, kai mažo klampumo komponentas yra ištisinė fazė, o didelio klampumo komponentas yra ištisinė fazė, ištisinės fazės klampos indėlis į sudėtinės sistemos klampumą yra akivaizdžiai skirtingas. Kai mažo klampumo HPMC yra ištisinė fazė, jungtinės sistemos klampumas daugiausia atspindi ištisinės fazės klampos indėlį; Ir kai aukšto lygio HPS yra ištisinė fazė, HPMC, kaip išsklaidyta fazė, sumažins didelio klampumo HPS klampumą. poveikis.
2.3.4 Tomotropija
Thixotropy can be used to evaluate the stability of substances or multiple systems, because thixotropy can obtain information on the internal structure and the degree of damage under shearing force [323-325]. Šokotropija gali būti koreliuojama su laikinuoju poveikiu ir šlyties istorija, sukeliančia mikrostruktūrinius pokyčius [324, 326]. The three-stage thixotropic method was used to study the effect of different compounding ratios on the thixotropic properties of the compounding system. Kaip matyti iš 2-5 paveikslų, visi mėginiai pasižymi skirtingais tikotropijos laipsniais. At low shear rates, the viscosity of the compound solution increased significantly with the increase of HPS content, which was consistent with the change of zero-shear viscosity with HPS content.
Kompozitinių mėginių struktūrinio atkūrimo laipsnio DSR skirtingo atkūrimo metu apskaičiuojamas pagal formulę (2-3), kaip parodyta 2-1 lentelėje. Jei DSR <1, mėginys turi mažą atsparumą šlyties atsparumui, o mėginys yra tiokotropinis; Ir atvirkščiai, jei DSR> 1, mėginys turi anti -xotropiją. Iš lentelės matome, kad gryno HPMC DSR vertė yra labai aukšta, beveik 1, taip yra todėl, kad HPMC molekulė yra standi grandinė, o jos atsipalaidavimo laikas yra trumpas, o struktūra greitai atkuriama esant didelei šlyties jėgai. HPS DSR vertė yra palyginti maža, o tai patvirtina jos stiprias tikotropines savybes, daugiausia todėl, kad HPS yra lanksti grandinė, o jos atsipalaidavimo laikas yra ilgas. Per bandymo laiką struktūra nevisiškai atsigavo.
Sudėtinio tirpalo metu tuo pačiu atsigavimo metu, kai HPMC kiekis yra didesnis nei 70%, DSR greitai mažėja padidėjus HPS kiekiui, nes HPS molekulinė grandinė yra lanksti grandinė, o standžios molekulinės grandinės skaičius - griežtų molekulinių grandinių skaičius Jungtinės sistemos sistemoje padidėja pridedant HPS. Jei jis sutrumpėja, bendro junginių sistemos molekulinio segmento atsipalaidavimo laikas yra pailginamas, o jungtinės sistemos tiakotropijos negalima greitai atkurti veikiant didelę šlyties veikimą. Kai HPMC kiekis yra mažesnis nei 70%, DSR padidėja didėjant HPS kiekiui, o tai rodo, kad junginių sistemoje yra sąveika tarp HPS ir HPMC molekulinių grandinių, o tai pagerina bendrą molekulinio tvirtumo tvirtumą. Sumažinta junginių sistemos segmentai ir sutrumpėja junginių sistemos atsipalaidavimo laikas, o toxotropija sumažėja.
Be to, suderintos sistemos DSR vertė buvo žymiai mažesnė nei gryno HPMC, o tai parodė, kad HPMC tiokotropija žymiai pagerėjo sudedant. Daugelio junginių sistemos mėginių DSR vertės buvo didesnės nei gryno HPS, tai rodo, kad HPS stabilumas tam tikru mastu buvo pagerintas.
Iš lentelės taip pat galima pastebėti, kad skirtingais atkūrimo laikais DSR vertės rodo žemiausią tašką, kai HPMC kiekis yra 70%, o kai krakmolo kiekis yra didesnis nei 60%, komplekso DSR vertė yra didesnė nei tai gryno HP. DSR vertės per 10 s visų mėginių yra labai arti galutinių DSR verčių, o tai rodo, kad sudėtinės sistemos struktūra iš esmės baigė didžiąją dalį struktūros atkūrimo užduočių per 10 s. Verta paminėti, kad sudėtiniai mėginiai, turintys didelį HPS kiekį, iš pradžių parodė tendenciją padidėti, o paskui sumažėjo pratęsiant atkūrimo laiką, o tai parodė, kad kompoziciniai mėginiai taip pat parodė tam tikrą tiokotropijos laipsnį, veikiant mažam šlyties ir jų struktūra nestabili.
Kokybinė trijų pakopų tiakotropijos analizė atitinka praneštus tiokotropinio žiedo bandymo rezultatus, tačiau kiekybinės analizės rezultatai nesuderinami su Tiksotropinio žiedo bandymo rezultatais. HPMC/HPS junginių sistemos tiakotropija buvo matuojama tihotropinio žiedo metodu, padidėjus HPS kiekiui [305]. Degeneration first decreased and then increased. Toksotropinio žiedo testas gali tik spėlioti, kad egzistuoja Tiksotropinis reiškinys, tačiau negali jo patvirtinti, nes tiokotropinis žiedas yra tuo pačiu metu veikiantis šlyties laikas ir šlyties greitis [325-327].
2.4 Šio skyriaus santrauka
Šiame skyriuje kaip pagrindinės žaliavos buvo naudojamos šiluminio gelio HPMC ir šaltojo gelio HPS, kad būtų galima sukonstruoti dviejų fazių sudėtinę šalto ir karšto gelio sistemą. Rheologinių savybių, tokių kaip klampumas, srauto modelis ir Tiksotropija, įtaka. Remiantis bendrais skirtingų būsenų ryšiais ir polimerų koncentracijomis tirpale, siūlomas HPMC/HPS junginių sistemos molekulinės būsenos modelis žemos temperatūros tirpale. Remiantis logaritminio apibendrinimo principu skirtingų komponentų savybėmis jungtinėse sistemose, buvo tiriamas junginių sistemos suderinamumas. Pagrindinės išvados yra šios:
- Sudėtiniai mėginiai, turintys skirtingą koncentraciją, parodė tam tikrą šlyties plonėjimo laipsnį, o šlyties plonėjimo laipsnis padidėjo didėjant koncentracijai.
- Padidėjus koncentracijai, sumažėjo jungtinės sistemos srauto indeksas, padidėjo nulinio šlyties klampos ir klampumo koeficientas, tai rodo, kad sustiprintas kietas junginių sistemos elgesys.
- There is a critical concentration (8%) in the HPMC/HPS compound system, below the critical concentration, the HPMC molecular chains and the HPS gel phase region in the compound solution are separated from each other and exist independently; Kai pasiekiama kritinė koncentracija, junginiame tirpale mikrogelio būsena susidaro su HPS faze kaip gelio centru, o HPMC molekulinės grandinės yra susipynusios ir sujungtos viena su kita; Virš kritinės koncentracijos perpildytos HPMC makromolekulinės grandinės ir jų susipynimas su HPS fazės sritimi yra sudėtingesnės, o sąveika yra sudėtingesnė. Intensyvesnis, todėl tirpalas elgiasi kaip polimero tirpalas.
- Sudėčių santykis daro didelę įtaką HPMC/HPS junginio tirpalo reologinėms savybėms. Didėjant HPS kiekiui, junginių sistemos šlyties plonėjimo reiškinys yra akivaizdesnis, srauto indeksas palaipsniui mažėja, o nulinio šlyties klampumo ir klampumo koeficientas palaipsniui didėja. Padidėja, tai rodo, kad kietas komplekso elgesys žymiai pagerėja.
- Jungtinės sistemos klampumas nuliniame šlyties klampumas rodo tam tikrą teigiamą neigiamą nuokrypį, palyginti su logaritmine sumavimo taisykle. Sudėtinė sistema yra dviejų fazių sistema, turinti nuolatinę fazės disperizuotos fazės „jūros salos“ struktūrą žemoje temperatūroje, ir, kai HPMC/HPS junginių santykis sumažėjo po 4: 6, pasikeitė ištisinė junginių sistemos fazė.
- Tarp srauto indekso ir sudėtinių tirpalų, turinčių skirtingus junginių santykį, yra linijinis ryšys, o tai rodo, kad junginių sistema turi gerą suderinamumą.
- HPMC/HPS junginių sistemai, kai mažo vizualizacijos komponentas yra ištisinė fazė, o didelio klampumo komponentas yra ištisinė fazė, ištisinės fazės klampos indėlis į sudėtinės sistemos klampumą yra žymiai skirtingas. Kai mažo klampumo HPMC yra ištisinė fazė, jungtinės sistemos klampumas daugiausia atspindi nuolatinės fazės klampos indėlį; Nors aukšto klampumo HPS yra nuolatinė fazė, HPMC, kaip dispersinė fazė, sumažins didelio klampumo HPS klampumą. poveikis.
- Trijų pakopų tiakotropija buvo naudojama tiriant junginių santykio poveikį sudėtingos sistemos tiakotropijai. Sudėtingos sistemos tiokotropija parodė pirmojo mažėjimo tendenciją, o po to padidėjo sumažėjus HPMC/HPS junginių santykiui.
3 skyrius
Polimerų junginiai yra veiksmingiausias būdas pasiekti daugiakomponentinį našumo papildomumą, sukurti naujas medžiagas, turinčias puikų našumą, sumažinti produktų kainas ir išplėsti medžiagų taikymo diapazoną [240–242, 328]. Tada, dėl tam tikrų molekulinės struktūros skirtumų ir konformacinės entropijos tarp skirtingų polimerų, dauguma polimerų junginių sistemų yra nesuderinamos arba iš dalies suderinamos [11, 12]. Mechaninės polimerų junginių sistemos makroskopinės savybės yra glaudžiai susijusios su kiekvieno komponento fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis, kiekvieno komponento sudėtinio santykio, suderinamumo tarp komponentų ir vidinės mikroskopinės struktūros bei kitų veiksnių [240, 329].
Cheminės struktūros požiūriu, tiek HPMC, tiek HPS yra hidrofilinės varškės, turi tą patį struktūrinį vienetą - gliukozę ir yra modifikuoti ta pati funkcinė grupė - hidroksipropilo grupė, taigi HPMC ir HPS turėtų turėti gerą etapą. Talpa. Tačiau HPMC yra termiškai sukeltas gelis, kuris yra tirpalo būsenoje, kurios klampumas esant žemai, ir sudaro koloidą aukštoje temperatūroje; HPS yra šalto sukeltas gelis, kuris yra žemos temperatūros gelis ir yra aukštoje temperatūroje tirpalo būsenoje; Gelio sąlygos ir elgesys yra visiškai priešingi. HPMC ir HPS junginiai nėra palankūs formuojant homogeninę sistemą, turinčią gerą suderinamumą. Atsižvelgiant į cheminę struktūrą ir termodinamiką, tai turi didelę teorinę reikšmę ir praktinę vertę sudėti HPMC su HPS, kad būtų sukurta šaltai karšto gelio junginių sistema.
Šiame skyriuje pagrindinis dėmesys skiriamas įgimtų komponentų savybių tyrimui HPMC/HPS šaltojo ir karšto gelio junginių sistemoje, junginio santykis ir santykinė aplinkos drėgmė mikroskopinėje morfologijoje, suderinamume ir fazių atskyrimui, mechaninėms savybėms, optinėms savybėms, optinėms savybėms, optinėms savybėms, optinėms savybėms ir jungtinės sistemos šiluminės kritimo savybės. Ir makroskopinių savybių, tokių kaip deguonies barjero savybių, įtaka.
3.1 Medžiagos ir įranga
3.1.1 Pagrindinės eksperimentinės medžiagos
3.1.2 Pagrindiniai instrumentai ir įranga
3.2 Eksperimentinis metodas
3.2.1 HPMC/HPS valgomosios kompozicinės plėvelės paruošimas
15% (m/m) sausų HPMC ir HP miltelių buvo sumaišyti su 3% (m/m). HPS buvo paruoštas liejimo metodu.
Paruošimo metodas: Pirmiausia pasverkite HPMC ir HPS sausus miltelius ir sumaišykite juos pagal skirtingus santykius; Tada įpilkite į 70 ° C vandenį ir greitai maišykite esant 120 aps/min 30 min., Kad visiškai išsklaidytų HPMC; Tada įkaitinkite tirpalą iki aukštesnės nei 95 ° C, greitai išmaišykite tuo pačiu greičiu 1 valandą, kad visiškai želatinizuotumėte HP; Užbaigus želatinizaciją, tirpalo temperatūra greitai sumažėja iki 70 ° C, o tirpalas maišomas lėtu 80 aps/min greičiu 40 min. Visiškai ištirpinkite HPMC. Supilkite 20 g sumaišyto plėvelės formavimo tirpalo į polistireno Petri indą, kurio skersmuo yra 15 cm, išmeskite plokščią ir išdžiovinkite 37 ° C temperatūroje. Džiovinta plėvelė nulupta nuo disko, kad gautų valgomą kompozicinę membraną.
Visos valgomosios plėvelės buvo subalansuotos esant 57% drėgmei daugiau nei 3 dienas prieš bandymą, o valgomosios plėvelės dalis, naudojama mechaninėms savybės tyrimams, buvo subalansuota 75% drėgmės daugiau nei 3 dienas.
3.2.2 Valgomosios kompozicinės plėvelės mikromorfologija HPMC/HPS
3.2.2.1 Analizės skenavimo elektronų mikroskopo principas
Skenavimo elektroninės mikroskopijos (SEM) elektronų pistoletas gali skleisti daug elektronų. Sumažinus ir sufokusuojant, jis gali sudaryti elektronų pluoštą su tam tikra energija ir intensyvumu. Remiantis tam tikru laiko ir erdvės užsakymu, nuskaityta mėginio taško paviršiuje pagal tam tikrą laiko ir erdvės tvarkos magnetinį lauką. Dėl paviršiaus mikro ploto charakteristikų skirtumų, mėginio ir elektronų pluošto sąveika generuos antrinius elektronų signalus, turinčius skirtingą intensyvumą, kuriuos surinko detektorius ir paverčiami į elektrinius signalus, kuriuos sustiprina vaizdo įrašas ir įvestis į paveikslo vamzdžio tinklelį, sureguliavus paveikslo vamzdžio ryškumą, galima gauti antrinį elektronų vaizdą, kuris gali atspindėti mikro regiono morfologiją ir charakteristikas mėginio paviršiuje. Palyginti su tradiciniais optiniais mikroskopais, SEM skiriamoji geba yra palyginti didelė, apie 3Nm-6 nm mėginio paviršiaus sluoksnį, kuris labiau tinka stebėti mikro struktūros ypatybes ant medžiagų paviršiaus.
3.2.2.2 Bandymo metodas
Valgomoji plėvelė buvo dedama į džiovinimo sausumą, ir buvo pasirinktas tinkamo dydžio valgomosios plėvelės, įklijuotos SEM specialiojo mėginio stadijoje su laidžiais klijais, o po to auksiškai padengta vakuumine. Bandymo metu mėginys buvo dedamas į SEM, o mėginio mikroskopinė morfologija buvo stebima ir fotografuojama 300 kartų ir 1000 kartų padidinant, kai elektronų pluošto pagreičio įtampa buvo 5 kV.
3.2.3
3.2.3.1 UV-VIS spektrofotometrijos analizės principas
UV-VIS spektrofotometras gali skleisti šviesą, kai bangos ilgis yra 200 ~ 800 nm, ir švitinti jį ant objekto. Kai kuriuos specifinius šviesos bangos ilgius krintančioje šviesoje sugeria medžiaga, o molekulinės virpesių energijos lygio perėjimas ir elektroninio energijos lygio perėjimas. Kadangi kiekviena medžiaga turi skirtingas molekulines, atomines ir molekulines erdvines struktūras, kiekviena medžiaga turi savo specifinį absorbcijos spektrą, o medžiagos kiekį galima nustatyti arba nustatyti atsižvelgiant į absorbcijos lygį tam tikrais specifiniais bangų ilgiais absorbcijos spektre. Todėl UV-VIS spektrofotometrinė analizė yra viena iš veiksmingų priemonių medžiagų sudėčiai, struktūrai ir sąveikai ištirti.
Kai šviesos spindulys pasiekia objektą, objektas sugeria dalį kritimo šviesos, o kita kritimo šviesos dalis perduodama per objektą; Perduodamo šviesos intensyvumo santykis su kritimo šviesos intensyvumu yra pralaidumas.
Ryšio tarp absorbcijos ir pralaidumo formulė yra:
Tarp jų A yra absorbcija;
T yra pralaidumas, %.
Galutinė absorbcija buvo vienodai pataisyta absorbcija × 0,25 mm/storio.
3.2.3.2 Bandymo metodas
Paruoškite 5% HPMC ir HPS tirpalus, sumaišykite juos pagal skirtingus santykius, supilkite 10 g plėvelės formavimo tirpalo į polistireno Petri indą, kurio skersmuo yra 15 cm, ir nusausinkite 37 ° C temperatūroje, kad susidarytumėte plėvelę. Pjaustykite valgomąją plėvelę į 1 mm × 3 mm stačiakampę juostelę, sudėkite ją į kiuvetę ir padarykite valgomąją plėvelę prie vidinės kiuvetės sienos. Mėginiams nuskaityti buvo naudojamas WFZ UV-3802 UV-VIS spektrofotometras, kurio bangos ilgis buvo 200–800 nm, ir kiekvienas mėginys buvo patikrintas 5 kartus.
3.2.4
3.2.4.1 Dinaminės termomechaninės analizės principas
Dinaminė termomechaninė analizė (DMA) yra instrumentas, galintis išmatuoti mėginio masės ir temperatūros ryšį su tam tikra smūgio apkrova ir užprogramuota temperatūra, ir gali patikrinti mėginio mechanines savybes, veikiant periodiškai kintančiam stresui ir laikui, temperatūra ir temperatūra. Dažnio santykis.
Aukštos molekuliniai polimerai pasižymi viskoelastinėmis savybėmis, kurios, viena vertus, gali kaupti mechaninę energiją kaip elastomeras ir, kita vertus, sunaudoja energiją kaip gleivės. Kai naudojama periodinė kintama jėga, elastinė dalis paverčia energiją į potencialią energiją ir ją kaupia; Nors klampioji dalis paverčia energiją šilumos energija ir ją praranda. Polimerų medžiagos paprastai pasižymi dviem žemos temperatūros stiklo būsenos ir aukštos temperatūros gumos būsenomis, o perėjimo temperatūra tarp dviejų būsenų yra stiklo perėjimo temperatūra. Stiklo perėjimo temperatūra tiesiogiai veikia medžiagų struktūrą ir savybes ir yra viena iš svarbiausių būdingų polimerų temperatūros.
Išanalizavus dinamines polimerų termomechanines savybes, galima pastebėti polimerų viskoelastingumą ir svarbius parametrus, lemiančius polimerų veikimą, kad jie būtų geriau pritaikyti faktinėje naudojimo aplinkoje. Be to, dinaminė termomechaninė analizė yra labai jautri stiklo perėjimui, fazių atskyrimui, kryžminimui, kristalizavimui ir molekuliniam judėjimui visais molekulinių segmentų lygiais ir gali gauti daug informacijos apie polimerų struktūrą ir savybes. Jis dažnai naudojamas polimerų molekulėms tirti. Judėjimo elgesys. Naudojant DMA temperatūros valymo režimą, galima išbandyti fazių perėjimų, tokių kaip stiklo perėjimas, atsiradimą. Palyginti su DSC, DMA turi didesnį jautrumą ir labiau tinka medžiagoms, imituojančioms faktinį naudojimą, analizei.
3.2.4.2 Bandymo metodas
Pasirinkite švarius, vienodus, plokščius ir nepažeistus pavyzdžius ir supjaustykite juos į 10 mm × 20 mm stačiakampio juosteles. Mėginiai buvo išbandomi tempimo režimu, naudojant Pydris deimantų dinaminį termomechaninį analizatorių iš Perkinelmer, JAV. Bandymo temperatūros diapazonas buvo 25 ~ 150 ° C, kaitinimo greitis buvo 2 ° C/min, dažnis buvo 1 Hz, o kiekvieno mėginio du kartus bandymas buvo pakartotas du kartus. Eksperimento metu buvo užfiksuotas mėginio laikymo modulis (E ') ir nuostolių modulis (E “), taip pat buvo galima apskaičiuoti nuostolių modulio ir laikymo modulio santykį, tai yra liestinės kampo tan δ.
3.2.5 HPMC/HPS valgomųjų kompozicinių plėvelių šiluminis stabilumas
3.2.5.1 Termogravimetrinės analizės principas
Šiluminis gravimetrinis analizatorius (TGA) gali išmatuoti mėginio masės pokyčius su temperatūra ar laiku užprogramuotoje temperatūroje ir gali būti naudojamas tiriant galimą išgarinimą, lydymą, sublimaciją, dehidrataciją, skilimą ir medžiagų oksidaciją šildymo proceso metu. . ir kiti fiziniai ir cheminiai reiškiniai. Ryšio kreivė tarp materijos masės ir temperatūros (arba laiko), gautos iškart po to, kai mėginys bus patikrintas, vadinama termogravimetrine (TGA kreive). Svorio metimas ir kita informacija. Išvestinė termogravimetrinė kreivė (DTG kreivė) galima gauti po pirmosios eilės TGA kreivės išvedimo, kuris atspindi patikrinto mėginio svorio praradimo greičio pokytį su temperatūra ar laiku, o smailė yra didžiausias konstantos taškas. norma.
3.2.5.2 Bandymo metodas
Pasirinkite valgomąją plėvelę su vienodo storio storiu, supjaustykite ją į apskritimą, kurio skersmuo yra toks pat kaip ir termogravimetrinio analizatoriaus bandymo diskas . Temperatūros diapazonas buvo 30–700 ° C, kaitinimo greitis buvo 10 ° C/min, o kiekvienas mėginys buvo išbandytas du kartus.
3.2.6.1 Tempiamos nuosavybės analizės principas
3.2.6 HPMC/HPS valgomųjų kompozicinių plėvelių tempimo savybės
Mechaninės savybės testeris gali pritaikyti statinę tempimo apkrovą ant Splino išilgai išilginės ašies tam tikra temperatūra, drėgmė ir greičio sąlygomis, kol spraglis sulaužys. Bandymo metu apkrova, taikoma splainui, ir jo deformacijos kiekis buvo užfiksuotas mechaninės savybės testeriu, o įtempio ir deformacijos kreivė tempimo deformacijos metu buvo nubrėžta. Remiantis įtempio ir deformacijos kreive, galima apskaičiuoti tempimo stiprumą (ζt), pailgėjimą per pertrauką (εb) ir elastinį modulį (e), siekiant įvertinti plėvelės tempimo savybes.
Medžiagų įtempio ir deformacijos ryšį paprastai galima suskirstyti į dvi dalis: elastinės deformacijos sritį ir plastinės deformacijos sritį. In the elastic deformation zone, the stress and strain of the material have a linear relationship, and the deformation at this time can be completely recovered, which is in line with Cook's law; in the plastic deformation zone, the stress and strain of the material are no longer linear, and the deformation that occurs at this time is irreversibly, eventually the material breaks.
Tempimo stiprumo skaičiavimo formulė ：
Kur: yra tempimo stiprumas, MPA;
P yra maksimali apkrova arba lūžio apkrova, n;
B yra mėginio plotis, mm;
D yra mėginio storis, mm.
Pailgėjimo apskaičiavimo metu per pertrauką formulė:
Kur: εb yra pailgėjimas per pertrauką, %;
L yra atstumas tarp žymėjimo linijų, kai mėginys nutrūksta, mm;
L0 yra originalus mėginio matuoklis, mm.
Elastinio modulio skaičiavimo formulė:
Tarp jų: E yra elastinis modulis, MPA;
ζ yra stresas, MPA;
ε yra kamienas.
3.2.6.2 Bandymo metodas
Pasirinkite švarius, vienodus, plokščius ir nepažeistus pavyzdžius, nurodykite nacionalinį standartinį GB13022-91 ir supjaustykite juos į hantelio formos smaigalius, kurių bendras ilgis yra 120 mm, o pradinis atstumas tarp 86 mm atstumo, atstumas tarp 40 mm ir 40 mm ir ir žymių, o žymės-40 mm ir ir ir žymių ir 40 mm ir 40 mm ir ir ir žymių, o ir 40 mm ir 40 mm ir ir žymių ir 40 mm ir ir žymių ir 40 mm ir 40 mm ir ir žymių ir 40 mm ir 40 mm ir ir ir žymių. 10 mm plotis. Slamba buvo 75% ir 57% (sočiojo natrio chlorido ir natrio bromido tirpalo atmosferoje) drėgmės ir pusiausvyros daugiau nei 3 dienas prieš matuojant. Šiame eksperimente bandymui naudojamas JAV „Instron Corporation“ ASTM D638, 5566 Mechaninis nuosavybės testeris iš JAV „Instron Corporation“ ir jo 2712-003 pneumatinis spaustukas. Tempimo greitis buvo 10 mm/min., O mėginys buvo pakartotas 7 kartus, o vidutinė vertė buvo apskaičiuota.
3.2.7.1 Deguonies pralaidumo analizės principas
Įdiegus bandinį, bandymo ertmė yra padalinta į dvi dalis - A ir B; Į A ertmę perduodamas didelio grynumo deguonies srautas su tam tikru srauto greičiu, o į B ertmę perduodamas azoto srautas su tam tikru srauto greičiu; Bandymo proceso metu A ertmė, deguonis skverbiasi per mėginį į B ertmę, o deguonies įsiskverbimas į B ertmę yra pernešamas azoto srautu ir palieka B ertmę, kad pasiektų deguonies jutiklį. Deguonies jutiklis matuoja deguonies kiekį azoto sraute ir išveda atitinkamą elektrinį signalą, taip apskaičiuodamas mėginį deguonį. perdavimas.
3.2.7.2 Bandymo metodas
Pasirinkite nepažeistus valgomus kompozicines plėveles, supjaustykite jas į 10,16 x 10,16 cm deimantinio formos mėginius, padenkite spaustukų kraštus vakuuminiu tepalu ir pritvirtinkite mėginius į bandymo bloką. Išbandytas pagal ASTM D-3985, kiekvieno mėginio bandymo sritis yra 50 cm2.
3.3 Rezultatai ir diskusija
3.3.1 Valgomųjų kompozicinių plėvelių mikrostruktūros analizė
Filmui formuojančio skysčio komponentų sąveika ir džiovinimo sąlygų nustatymas Determinavo galutinę plėvelės struktūrą ir daro didelę įtaką įvairioms plėvelės fizinėms ir cheminėms savybėms [330, 331]. Privalomos gelio savybės ir kiekvieno komponento junginio santykis gali paveikti junginio morfologiją, o tai dar labiau veikia membranos paviršiaus struktūrą ir galutines savybes [301, 332]. Todėl mikrostruktūrinė plėvelių analizė gali suteikti svarbios informacijos apie kiekvieno komponento molekulinį pertvarkymą, o tai savo ruožtu gali padėti mums geriau suprasti plėvelių barjerų, mechaninių savybių ir optinių savybių.
Paviršiaus nuskaitymo elektronų mikroskopo mikrografai HPS/HPMC valgomųjų plėvelių su skirtingais santykiais parodytos 3-1 paveiksle. Kaip matyti iš 3-1 paveikslo, kai kuriuose mėginiuose buvo rodomi mikrotraumai ant paviršiaus, kuriuos gali sukelti drėgmės sumažėjimas mėginio metu bandymo metu arba elektronų pluošto ataka mikroskopo ertmėje [122 , 139]. Paveiksle gryna HPS membrana ir gryna HPMC. Membranos parodė santykinai lygų mikroskopinį paviršių, o grynų HPS membranų mikrostruktūra buvo homogeniškesnė ir lygesnė nei grynos HPMC membranos, kurios daugiausia gali kilti dėl krakmolo makromolekulių (amilozės molekulės ir amilopektinų molekulės). vandeniniame tirpale. Daugelis tyrimų parodė, kad amilozės-amilopektino ir vandens sistema aušinimo procese
Tarp gelio susidarymo ir fazių atskyrimo gali būti konkurencinis mechanizmas. Jei fazių atskyrimo greitis yra mažesnis nei gelio susidarymo greitis, fazės atskyrimas sistemoje nebus, kitaip sistemos atskyrimas įvyks sistemoje [333, 334]. Be to, kai amilozės kiekis viršija 25%, amilozės ir nuolatinės amilozės tinklo struktūros želatinizavimas gali žymiai slopinti fazių atskyrimo atsiradimą [334]. Šiame dokumente naudojamas HPS amilozės kiekis yra 80%, daug didesnis nei 25%, taigi geriau iliustruoja reiškinį, kad grynos HPS membranos yra vienalytės ir lygesnės nei grynos HPMC membranos.
It can be seen from the comparison of the figures that the surfaces of all the composite films are relatively rough, and some irregular bumps are scattered, indicating that there is a certain degree of immiscibility between HPMC and HPS. Be to, kompozicinės membranos, turinčios didelį HPMC kiekį, parodė homogeniškesnę struktūrą nei tie, kurių HPS kiekis yra didelis. HPS pagrįstas kondensacija esant 37 ° C plėvelės formavimo temperatūrai
Remiantis gelio savybėmis, HPS pateikė klampią gelio būseną; Remiantis HPMC šiluminių gelio savybėmis, HPMC pateikė į vandenį panašų tirpalo būseną. Kompozitinėje membranoje, kurioje yra didelis HPS kiekis (7: 3 HPS/HPMC), klampus HPS yra ištisinė fazė, o į vandenį panašus HPMC yra išsklaidytas aukšto lygio HPS ištisiniame fazėje, nes disperguojama fazė, kuri nėra palanki, nesuderinama, kuri nėra palanki. į vienodą išsklaidytos fazės pasiskirstymą; In the composite film with high HPMC content (3:7 HPS/HPMC), the low-viscosity HPMC transforms into the continuous phase, and the viscous HPS is dispersed in the low-viscosity HPMC phase as the dispersed phase, which is conducive to Homogeninės fazės formavimasis. Sudėtinė sistema.
Iš figūros matyti, kad nors visos kompozicinės plėvelės rodo šiurkščias ir nehomogenines paviršiaus struktūras, akivaizdi fazės sąsaja nerasta, tai rodo, kad HPMC ir HPS turi gerą suderinamumą. HPMC/krakmolo kompozicinės plėvelės be plastifikatorių, tokių kaip PEG, parodė akivaizdų fazės atskyrimą [301], taigi tai rodo, kad ir hidroksipropilo krakmolo, ir PEG plastifikatorių modifikavimas gali pagerinti kompozicinio sistemos suderinamumą.
Valgomųjų kompozicinių HPMC/HP, su skirtingais santykiais, šviesos perdavimo savybės buvo išbandytos UV-VIS spektrofotometru, o UV spektrai parodyti 3-2 paveiksle. Kuo didesnė šviesos pralaidumo vertė, tuo vienodesnė ir skaidresnė filmas; Ir atvirkščiai, kuo mažesnė šviesos pralaidumo vertė, tuo netolygus ir nepermatomas filmas. Iš 3-2 paveikslo (a) galima pamatyti, kad visos kompozicinės plėvelės rodo panašią tendenciją padidėjus skenavimo bangos ilgiui viso bangos ilgio nuskaitymo diapazone, o šviesos pralaidumas palaipsniui didėja didėjant bangos ilgiui. Esant 350 nm, kreivės linkusios į plokščiakalnį.
Palyginimui pasirinkite 500 nm bangos ilgį, kaip parodyta 3-2 paveiksle (b), grynos HPS plėvelės pralaidumas yra mažesnis nei grynos HPMC plėvelės, o padidėjus HPMC kiekiui, pralaidumas pirmiausia mažėja, pirmiausia,. ir tada padidėjo pasiekus mažiausią vertę. Kai HPMC kiekis padidėjo iki 70%, sudėtinės plėvelės šviesos perdavimas buvo didesnis nei grynų HP. Gerai žinoma, kad homogeninė sistema pasižymės geresniu šviesos pralaidumu, o jos UV spinduliuotės perdavimo vertė paprastai yra didesnė; Nevienalytės medžiagos paprastai yra labiau oprtos ir turi mažesnes UV pralaidumo vertes. Kompozitinių plėvelių perdavimo vertės (7: 3, 5: 5) buvo mažesnės nei grynos HPS ir HPMC plėvelės, tai rodo, kad tarp dviejų HPS ir HPMC komponentų buvo tam tikras fazių atskyrimas.
3-2 pav. UV spektrai visuose bangos ilgiuose (a) ir esant 500 nm (b), HPS/HPMC mišiniams plėvelėms. Juosta žymi vidurkį ± standartinius nuokrypius. AC: Skirtingos raidės žymiai skiriasi, esant įvairiam mišinio santykiui (p <0,05), taikomos visoje disertacijoje
3.3.3 Dinaminė valgomųjų kompozicinių plėvelių termomechaninė analizė
3-3 paveiksle pavaizduotos dinaminės HPMC/HPS/HPS su skirtingų kompozicijų valgomųjų plėvelių termomechaninės savybės. Iš 3-3 pav. (A) galima pastebėti, kad laikymo modulis (E ') mažėja didėjant HPMC kiekiui. Be to, visų mėginių laikymo modulis palaipsniui mažėjo didėjant temperatūrai, išskyrus tai, kad gryno HPS (10: 0) plėvelės laikymo modulis šiek tiek padidėjo, kai temperatūra buvo padidinta iki 70 ° C. Aukštoje temperatūroje sudėtinėje plėvelėje, kurioje yra didelis HPMC kiekis, kompozicinės plėvelės saugojimo modulis turi akivaizdžią tendenciją, didėjant temperatūrai; Nors mėginyje, kuriame yra didelis HPS, laikymo modulis tik šiek tiek mažėja padidėjus temperatūrai.
3-3 pav. Sandėliavimo modulis (E ′) (A) ir nuostolių liestinė (TAN δ) (B) HPS/HPMC BLEND plėvelės
Iš 3-3 pav. (B) matyti, kad mėginiai, kurių HPMC kiekis yra didesnis nei 30% (5: 5, 3: 7, 0:10), rodo stiklo perėjimo smailę ir padidėjus HPMC kiekiui, Stiklo perėjimas Pereinamojo laikotarpio temperatūra pasikeitė į aukštą temperatūrą, tai rodo, kad HPMC polimerų grandinės lankstumas sumažėjo. Kita vertus, gryna HPS membrana pasižymi dideliu apvalkalo smaile maždaug 67 ° C temperatūroje, o kompozicinė membrana su 70% HPS kiekiu neturi akivaizdaus stiklo perėjimo. Taip gali būti todėl, kad tarp HPMC ir HPS yra tam tikras sąveikos laipsnis, taip ribojant HPMC ir HP molekulinių segmentų judėjimą.
3-4 pav. TGA kreivės (A) ir jų darinys (DTG) kreivės (B) HPS/HPMC BLEND plėvelės
HPMC/HPS valgomosios kompozicinės plėvelės šiluminis stabilumas buvo išbandytas termogravimetrinio analizatoriaus. 3-4 paveiksle pavaizduota kompozicinės plėvelės termogravimetrinė kreivė (TGA) ir jos svorio praradimo greičio kreivė (DTG). Iš TGA kreivės 3-4 (a) paveiksle galima pastebėti, kad kompoziciniai membranos mėginiai su skirtingais santykiais rodo du akivaizdžius termogravimetrinių pokyčių stadijas, padidėjus temperatūrai. Vandens, adsorbuoto polisacharidų makromolekulės, lakavimas sukelia nedidelę svorio metimo fazę 30–180 ° C temperatūroje, kol įvyks tikrasis šiluminis skilimas. Vėliau yra didesnė svorio metimo fazė esant 300 ~ 450 ° C, čia - HPMC ir HPS šiluminio skilimo fazė.
Remiantis DTG kreivėmis 3-4 (b) paveiksle, galima pastebėti, kad gryno HP ir gryno HPMC šiluminio skilimo smailės temperatūra yra atitinkamai 338 ° C ir 400 ° C, o gryno HPMC šiluminio skilimo smailės temperatūra yra grynos HPMC temperatūra. Didesnis nei HP, tai rodo, kad HPMC geresnis šiluminis stabilumas nei HPS. Kai HPMC kiekis buvo 30% (7: 3), viena smailė pasirodė esant 347 ° C, o tai atitinka būdingą HPS smailę, tačiau temperatūra buvo aukštesnė nei HPS šiluminio skilimo smailė; Kai HPMC kiekis buvo 70% (3: 7), 400 ° C temperatūroje atsirado tik būdinga HPMC smailė; Kai HPMC kiekis buvo 50%, DTG kreivėje atsirado dvi šiluminio skilimo smailės, atitinkamai 345 ° C ir 396 ° C. The peaks correspond to the characteristic peaks of HPS and HPMC, respectively, but the thermal degradation peak corresponding to HPS is smaller, and both peaks have a certain shift. Galima pastebėti, kad dauguma kompozicinių membranų rodo tik būdingą vieną smailę, atitinkančią tam tikrą komponentą, ir jos yra kompensuojamos, palyginti su grynos komponento membrana, o tai rodo, kad tarp HPMC ir HPS komponentų yra tam tikras skirtumas. Suderinamumo laipsnis. Kompozitinės membranos šiluminio skilimo smailės temperatūra buvo aukštesnė nei grynų HP, tai rodo, kad HPMC tam tikru mastu galėtų pagerinti HPS membranos šiluminį stabilumą.
3.3.5 Mechaninės savybės valgomosios kompozicinės plėvelės analizė
HPMC/HPS kompozicinių plėvelių tempimo savybės, kurių santykis buvo skirtingi, buvo matuojamos mechaninės savybės analizatoriumi 25 ° C temperatūroje, santykinė 57% ir 75% drėgmė. 3-5 paveiksle parodytas elastinis modulis (A), pailgėjimas per pertrauką (B) ir HPMC/HPS kompozicinių plėvelių tempimo stipris (C), kurių santykis skirtingais santykinėmis drėgmėmis skirtingais santykiais. Iš figūros galima pastebėti, kad kai santykinė drėgmė yra 57%, didžiausias yra grynosios HPS plėvelės elastinis modulis ir tempimo stiprumas, o gryna HPMC yra mažiausias. Didėjant HPS kiekiui, kompozicinių plėvelių elastinis modulis ir tempimo stiprumas nuolat didėjo. Grynos HPMC membranos pertraukos pailgėjimas yra daug didesnis nei grynos HPS membranos, ir abu yra didesni nei kompozicinės membranos.
Kai santykinė drėgmė buvo didesnė (75%), palyginti su 57% santykine drėgme, visų mėginių elastinis modulis ir tempimo stiprumas sumažėjo, o pailgėjimas per pertrauką žymiai padidėjo. Taip yra daugiausia todėl, kad vanduo, kaip apibendrintas plastifikatorius, gali praskiesti HPMC ir HPS matricą, sumažinti jėgą tarp polimerų grandinių ir pagerinti polimerų segmentų mobilumą. Esant dideliam santykiniam drėgmei, grynų HPMC plėvelių elastinis modulis ir tempimo stiprumas buvo didesnis nei grynų HPS plėvelių, tačiau pailgėjimas per pertrauką buvo mažesnis - rezultatas, kuris visiškai skyrėsi nuo mažo drėgmės rezultatų. Verta paminėti, kad kompozicinių plėvelių mechaninių savybių kitimas, kurio komponentų santykis yra aukšta 75% drėgmė, yra visiškai priešinga esant mažam drėgmei, palyginti su 57% santykine drėgme. Esant dideliam drėgmei, padidėja plėvelės drėgmė, o vanduo ne tik turi tam tikrą plastifikuotą poveikį polimero matricai, bet ir skatina krakmolo perkristalizaciją. Palyginti su HPMC, HPS turi stipresnį polinkį perkristalizuoti, todėl santykinio drėgmės poveikis HPS yra daug didesnis nei HPMC.
3-5 pav. HPS/HPMC plėvelių tempimo savybės su skirtingais HPS/HPMC santykiais, subalansuotomis skirtingomis santykiniu nuolankumo (RH) sąlygomis. *: Skirtingi skaičių raidės labai skiriasi su įvairiais RH, taikomais visoje disertacijoje
3.3.6 valgomųjų kompozicinių plėvelių deguonies pralaidumo analizė
Valgomoji kompozicinė plėvelė naudojama kaip maisto pakavimo medžiaga, siekiant prailginti maisto galiojimo laiką, o jos deguonies barjeras yra vienas iš svarbių rodiklių. Todėl valgomųjų plėvelių, turinčių skirtingus HPMC/HP, deguonies perdavimo greitis buvo matuojamas 23 ° C temperatūroje, o rezultatai parodyti 3-6 paveiksle. Iš figūros galima pastebėti, kad grynos HPS membranos deguonies pralaidumas yra žymiai mažesnis nei grynos HPMC membranos, tai rodo, kad HPS membrana turi geresnes deguonies barjerų savybes nei HPMC membrana. Dėl mažo klampumo ir amorfinių regionų egzistavimo HPMC lengva suformuoti santykinai laisvą mažo tankio tinklo struktūrą plėvelėje; Palyginti su HPS, jis turi didesnį polinkį perkristalizuoti, todėl lengva suformuoti tankią filmo struktūrą. Daugybė tyrimų parodė, kad krakmolo plėvelės pasižymi geromis deguonies barjerinėmis savybėmis, palyginti su kitais polimerais [139, 301, 335, 336].
3-6 pav. HPS/HPMC mišinio plėvelės deguonies pralaidumas
Pridėjus HP, HPMC membranų deguonies pralaidumas gali žymiai sumažinti, o kompozicinių membranų deguonies pralaidumas smarkiai sumažėja didėjant HPS kiekiui. Pridėjus deguonies nepraleidžiamą HP, galite padidinti deguonies kanalo tortuoziškumą kompozicinėje membranoje, o tai savo ruožtu sumažėja deguonies prasiskverbimo greitis ir galiausiai sumažina deguonies pralaidumą. Similar results have been reported for other native starches [139,301].
3.4 Šio skyriaus santrauka
Šiame skyriuje, naudojant HPMC ir HPS kaip pagrindines žaliavas, ir pridedant polietilenglikolio kaip plastifikatorių, liejimo metodu buvo paruošti valgomosios kompozicinės HPMC/HPS plėvelės su skirtingais santykiais. Komponentų būdingų savybių įtaka ir sudėtinio santykio santykis kompozicinės membranos mikroskopinei morfologijai buvo tiriama skenavimo elektronų mikroskopija; Kompozitinės membranos mechaninės savybės buvo tiriamos mechaninių nuosavybės testeris. Komponentų būdingų savybių įtaka ir sudėtinio santykio santykis deguonies barjero savybėms ir kompozicinės plėvelės šviesos pralaidumui buvo tiriama deguonies perdavimo testerio ir UV-Vis spektrofotometru. Buvo naudojama skenavimo elektronų mikroskopija, termogravimetrinė analizė ir dinaminė šiluminė analizė. Tiriant šalto karšto gelio junginių sistemos suderinamumą ir fazių atskyrimą, buvo naudojami mechaninė analizė ir kiti analitiniai metodai. Pagrindinės išvados yra šios:
- Palyginti su grynu HPMC, gryną HPS lengviau sudaryti homogeninę ir lygią mikroskopinę paviršiaus morfologiją. Tai daugiausia lemia geresnis molekulinis krakmolo makromolekulių (amilozės molekulių ir amilopektino molekulių) pertvarkymas krakmolo vandeniniame tirpale aušinimo proceso metu.
- Junginiai, turintys didelį HPMC kiekį, labiau linkę sudaryti homogenines membranos struktūras. Tai daugiausia grindžiama HPMC ir HPS gelio savybėmis. Esant plėvelės formavimo temperatūrai, HPMC ir HPS rodo atitinkamai mažo klebonijos tirpalo būseną ir didelio klampumo gelio būseną. Didelio klampumo dispersinė fazė yra išsklaidyta ištisinėje ištisinėje fazėje. , lengviau suformuoti homogeninę sistemą.
- Santykinė drėgmė daro didelę įtaką HPMC/HPS kompozicinių plėvelių mechaninėms savybėms, o jo poveikio laipsnis padidėja didėjant HPS kiekiui. Esant mažesnei santykinei drėgmei, kompozicinių plėvelių elastinis modulis ir tempimo stiprumas padidėjo didėjant HPS kiekiui, o pailgėjimas kompozicinių plėvelių pertraukoje buvo žymiai mažesnis nei grynų komponentų plėvelių. With the increase of relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of the composite film decreased, and the elongation at break increased significantly, and the relationship between the mechanical properties of the composite film and the compounding ratio showed a completely opposite change pattern under different santykinė drėgmė. Kompozitinių membranų, turinčių skirtingus junginių santykį, mechaninės savybės rodo sankryžą skirtingomis santykinio drėgmės sąlygomis, o tai suteikia galimybę optimizuoti produkto veikimą pagal skirtingus taikymo reikalavimus.
- Pridėjus HPS žymiai pagerino kompozicinės membranos deguonies barjero savybes. Kompozicinės membranos deguonies pralaidumas smarkiai sumažėjo didėjant HPS kiekiui.
- HPMC/HPS šaltojo ir karšto gelio junginių sistemoje yra tam tikras suderinamumas tarp dviejų komponentų. Visų kompozicinių plėvelių SEM vaizduose nebuvo rasta jokios akivaizdžios dviejų fazių sąsajos, dauguma kompozicinių plėvelių DMA rezultatuose turėjo tik vieną stiklinį pereinamąjį tašką, ir DTG kreivėse DTG kreivėse pasirodė tik viena šiluminio skilimo smailė, esanti daugumos kompozito kreivėse. filmai. Tai rodo, kad tarp HPMC ir HPS yra tam tikras aprašymas.
Aukščiau pateikti eksperimentiniai rezultatai rodo, kad HPS ir HPMC suderinimas gali ne tik sumažinti HPMC valgomojo filmo gamybos sąnaudas, bet ir pagerinti jo našumą. Reguliuojamos kompozicinės plėvelės mechaninės savybės, deguonies barjero savybės ir optinės savybės gali būti pasiektos koreguojant dviejų komponentų junginio santykį ir santykinę išorinės aplinkos drėgmę.
4 SKYRIUS Ryšys tarp mikromorfologijos ir HPMC/HPS junginių sistemos mechaninių savybių
Palyginti su didesne maišymo entropija metalo lydinio maišymo metu, maišymo entropija polimerų jungimo metu paprastai būna labai maža, o junginių šiluma paprastai yra teigiama, todėl polimerų junginių procesai. „Gibbs Free Energy“ keitimas yra teigiamas (���>) Todėl polimerų kompozicijos paprastai sudaro fazę atskirtas dviejų fazių sistemas, o visiškai suderinamos polimerų kompozicijos yra labai retos [242].
Megmeniškos junginių sistemos paprastai gali pasiekti molekulinio lygio maišytinumą termodinamikoje ir sudaryti homogeninius junginius, todėl dauguma polimerų junginių sistemų yra nesimaišančios. However, many polymer compound systems can reach a compatible state under certain conditions and become compound systems with certain compatibility [257].
Makroskopinės savybės, tokios kaip polimerų kompozicinių sistemų mechaninės savybės, didžiąja dalimi priklauso nuo jų komponentų sąveikos ir fazės morfologijos, ypač suderinamumo tarp komponentų ir ištisinių bei išsklaidytų fazių sudėties [301]. Todėl labai svarbu ištirti kompozicinės sistemos mikroskopinę morfologiją ir makroskopines savybes ir nustatyti ryšį tarp jų, o tai turi didelę reikšmę kompozicinių medžiagų savybėms kontroliuoti kontroliuojant kompozicinės sistemos fazės struktūrą ir suderinamumą.
Tiriant sudėtingos sistemos morfologiją ir fazių diagramą, labai svarbu pasirinkti tinkamas priemones atskirti skirtingus komponentus. Tačiau skirtumas tarp HPMC ir HPS yra gana sunkus, nes abu turi gerą skaidrumą ir panašų lūžio rodiklį, todėl sunku atskirti abu komponentus optine mikroskopija; Be to, kadangi abu yra organinės anglies pagrindu pagamintos medžiagos, todėl abu turi panašią energijos absorbciją, todėl taip pat sunku nuskaityti elektroninę mikroskopiją, kad būtų galima tiksliai atskirti komponentų porą. Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopija gali atspindėti baltymų-krarmųjų komplekso sistemos morfologijos ir fazių schemos pokyčius, atsižvelgiant į polisacharidų juostos ploto santykį 1180–953 cm-1 ir Amide juostą 1750–1483 cm-1 [52, 52, 337], tačiau ši technika yra labai sudėtinga ir paprastai reikalauja sinchrotrono spinduliuotės Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių metodų, kad būtų sukurtas pakankamas kontrastas HPMC/HPS hibridinėms sistemoms. Taip pat yra būdų, kaip pasiekti šį komponentų atskyrimą, pavyzdžiui, perdavimo elektronų mikroskopiją ir mažo kampo rentgeno spindulių sklaidą, tačiau šie metodai paprastai yra sudėtingi [338]. Šioje temoje naudojamas paprastas jodo dažymo optinio mikroskopo analizės metodas, ir principas, kad „Amylose“ spiralinės struktūros galutinis grupė gali reaguoti su jodu, kad būtų įtraukti į įtraukties kompleksai kad HPS komponentai buvo atskirti nuo HPMC komponentų skirtingomis spalvomis po šviesos mikroskopu. Todėl jodo dažymo optinio mikroskopo analizės metodas yra paprastas ir efektyvus krakmolo pagrįstų sudėtingų sistemų morfologijos ir fazių diagramos tyrimų metodas.
Šiame skyriuje buvo tiriamos jodo dažymo optinio mikroskopo analizės būdu, buvo tiriamos mikroskopinė morfologija, fazių pasiskirstymas, fazių perėjimas ir kitos HPMC/HPS junginių sistemos mikrostruktūros; ir mechaninės savybės bei kitos makroskopinės savybės; Atliekant koreliacijos analizę, susijusią su skirtingų tirpalo koncentracijų ir sudėtinių santykių mikroskopinių savybių ir sudėtinių santykių makroskopinėmis savybėmis, buvo sukurtas ryšys tarp mikrostruktūros ir makroskopinių HPMC/HPS junginių sistemos, siekiant kontroliuoti HPMC/HPS. Pateikite kompozicinių medžiagų savybių pagrindą.
4.1 Medžiagos ir įranga
4.1.1 Pagrindinė eksperimentinė medžiaga
4.2 Eksperimentinis metodas
4.2.1 HPMC/HPS junginio tirpalo paruošimas
Paruoškite HPMC tirpalą ir HPS tirpalą 3%, 5%, 7% ir 9% koncentracijos, paruošimo metodą žr. 2.2.1. Sumaišykite HPMC sprendimą ir HPS sprendimą pagal 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 skirtingų santykių buvo sumaišyti esant 250 RMP/min greičiui esant 21 ° C temperatūrai 30 min., Ir buvo gauti mišrūs tirpalai su skirtinga koncentracija ir skirtingais santykiais.
4.2.2 HPMC/HPS kompozicinės membranos paruošimas
Žr. 3.2.1.
4.2.3 HPMC/HPS kompozicinių kapsulių paruošimas
Remkite 2.2.1 metodu paruoštu tirpalu, naudokite nerūdijančio plieno formą panardinimui ir išdžiovinkite jį 37 ° C temperatūroje. Ištraukite džiovintas kapsules, nupjaukite perteklių ir sudėkite jas, kad susidarytumėte porą.
4.2.4 HPMC/HPS Kompozicinės plėvelės optinis mikroskopas
4.2.4.1 Optinės mikroskopijos analizės principai
Optiniame mikroskopu naudojamas optinis vaizdų padidinimo principas išgaubtame objektyvu ir naudoja du suartėjančius lęšius, kad išplėstų netoliese esančių mažų medžiagų atidarymo kampą ir padidintų mažų medžiagų, kurių negalima pastebėti žmogaus akimi, dydį. Kol žmogaus akis gali pastebėti medžiagų dydį.
4.2.4.2 Bandymo metodas
HPMC/HPS junginiai skirtingų koncentracijų ir junginių santykio tirpalai buvo išimti 21 ° C temperatūroje, numesti ant stiklinės plokštelės, įmesti į ploną sluoksnį ir džiovinti toje pačioje temperatūroje. Filmai buvo nudažyti 1% jodo tirpalu (1 g jodo ir 10 g kalio jodido buvo dedami į 100 ml tūrinę kolbą ir ištirpintos etanolyje), įdėtos į šviesos mikroskopo lauką stebėjimui ir fotografuojamam.
4.2.5.1 UV-VIS spektrofotometrijos analizės principas
Tas pats kaip 3.2.3.1.
4.2.5.1 Bandymo metodas
Žr. 3.2.3.2.
4.2.6 HPMC/HPS kompozicinių plėvelių tempimo savybės
4.2.6.1 Tempilinės nuosavybės analizės principas
Tas pats kaip 3.2.3.1.
4.2.6.1 Bandymo metodas
Mėginiai buvo tiriami po pusiausvyros esant 73% drėgmei 48 valandas. Testo metodą žr. 3.2.3.2.
4.3 Rezultatai ir diskusija
4.3.1 Produkto skaidrumo stebėjimas
4-1 paveiksle pavaizduotos valgomosios plėvelės ir kapsulės, paruoštos sudedant HPMC ir HPS 70:30 junginio santykiu. Kaip matyti iš paveikslo, produktai turi gerą skaidrumą, o tai rodo, kad HPMC ir HPS turi panašius lūžio rodiklius, o sudedant juos du, galima gauti homogeninį junginį.
4-2 paveiksle parodyta tipinė morfologija prieš ir po HPMC/HPS kompleksų dažymo ir po to, kai optinis mikroskopas stebimas skirtingais junginių santykiais. Kaip matyti iš paveikslo, sunku atskirti HPMC fazę ir HPS fazę nenutrūkstamoje figūroje; Dažytos grynos HPMC ir grynos HP rodo savo unikalias spalvas, todėl HPS ir jodo reakcija per jodą dažo jo spalvą tampa tamsesnė. Todėl dvi HPMC/HPS junginių sistemos fazės yra paprastos ir aiškiai atskirtos, o tai dar labiau įrodo, kad HPMC ir HPS nėra maišomi ir negali sudaryti homogeninio junginio. Kaip matyti iš paveikslo, didėjant HPS kiekiui, tamsiosios srities plotas (HPS fazė) paveiksle vis didėja, kaip tikėtasi, taigi patvirtina, kad šio proceso metu įvyksta dviejų fazių pertvarkymas. Kai HPMC kiekis yra didesnis nei 40%, HPMC pateikia nuolatinės fazės būseną, o HPS išsklaidoma ištisinėje HPMC fazėje kaip išsklaidytą fazę. Priešingai, kai HPMC kiekis yra mažesnis nei 40%, HPS yra nuolatinės fazės būsena, o HPMC yra išsklaidytas ištisinėje HPS fazėje kaip išsklaidytą fazę. Todėl 5% HPMC/HPS junginio tirpale, didėjant HPS kiekiui, priešingai įvyko, kai junginio santykis buvo HPMC/HPS 40:60. Nuolatinė fazė keičiasi nuo pradinės HPMC fazės į vėlesnę HPS fazę. Stebint fazės formą, galima pastebėti, kad HPMC fazė HPS matricoje yra sferinė po dispersijos, o HPMC matricos HPMC matricoje išsklaidyta forma yra netaisyklinga.
Be to, apskaičiavus šviesos spalvos ploto (HPMC) ploto santykį su tamsios spalvos plotu (HPS) HPMC/HPS komplekse po dažymo (neatsižvelgiant į mezofazės situaciją), nustatyta, kad nustatyta, kad plotas plotas HPMC (šviesos spalva)/HPS (tamsioji spalva) paveiksle santykis visada yra didesnis nei tikrasis HPMC/HPS junginio santykis. Pavyzdžiui, HPMC/HPS junginio dažymo diagramoje, kurio junginio santykis yra 50:50, HPS plotas tarpfazės srityje nėra apskaičiuojamas, o šviesos/tamsos ploto santykis yra 71/29. Šis rezultatas patvirtina, kad HPMC/HPS kompozicinėje sistemoje yra daugybė mezofazių.
Gerai žinoma, kad visiškai suderinamos polimerų junginių sistemos yra gana retos, nes polimerų junginių proceso metu junginių šiluma paprastai būna teigiama, o junginių entropija paprastai keičiasi mažai, todėl laisva energija keičiant junginį į teigiamą vertę. Tačiau HPMC/HPS junginių sistemoje HPMC ir HPS vis dar žada parodyti didesnį suderinamumo laipsnį, nes HPMC ir HPS yra abu hidrofiliniai polisacharidai, turi tą patį struktūrinį vienetą - gliukozę ir praeina ta pati funkcinė grupė, kuri Hidroksipropilas. Daugybinių mezofazių reiškinys HPMC/HPS junginių sistemoje taip pat rodo, kad HPMC ir HPS junginyje turi tam tikrą suderinamumo laipsnį, o panašus reiškinys atsiranda krakmolo-polivinilo alkoholio maišymo sistemoje su pridėtu plastifikatoriumi. Taip pat pasirodė [339].
4.3.3 Ryšys tarp mikroskopinės morfologijos ir junginių sistemos makroskopinių savybių
Buvo išsamiai ištirtas HPMC/HPS kompozicinės sistemos morfologijos, fazių atskyrimo reiškinio, skaidrumo ir mechaninių savybių ryšys. 4-3 paveiksle parodytas HPS kiekio poveikis makroskopinėms savybėms, tokioms kaip HPMC/HPS junginių sistemos skaidrumas ir tempimo modulis. It can be seen from the figure that the transparency of pure HPMC is higher than that of pure HPS, mainly because the recrystallization of starch reduces the transparency of HPS, and the hydroxypropyl modification of starch is also an important reason for the reduction of transparency of HPS [340, 341]. Iš figūros galima rasti, kad HPMC/HPS junginių sistemos perdavimas turės mažiausią vertę su HPS turinio skirtumu. Sudėtinės sistemos perdavimas, esant HPS kiekiui, mažesniam kaip 70%, padidėja suit mažėja didėjant HPS kiekiui; Kai HPS kiekis viršija 70%, padidėja HPS kiekis. Šis reiškinys reiškia, kad HPMC/HPS junginių sistema yra nesimaišanti, nes sistemos atskyrimo fenomenas lemia šviesos perdavimo sumažėjimą. Priešingai, Jauno junginių sistemos modulis taip pat pasirodė minimalus taškas su skirtingomis proporcijomis, o Youngo modulis toliau mažėjo didėjant HPS kiekiui, ir pasiekė žemiausią tašką, kai HPS kiekis buvo 60%. Modulis toliau didėjo, o modulis šiek tiek padidėjo. Jauno HPMC/HPS junginių sistemos modulis parodė minimalią vertę, o tai taip pat parodė, kad junginių sistema yra nesimaišanti sistema. Žemiausias HPMC/HPS junginių sistemos šviesos pralaidumo taškas atitinka HPMC nepertraukiamo fazės fazės pereinamojo taško iki išsklaidytos fazės ir žemiausio Youngo modulio vertės taško 4-2 paveiksle.
4.3.4 Tirpalo koncentracijos poveikis junginių sistemos mikroskopinei morfologijai
4-4 paveiksle parodytas tirpalo koncentracijos HPMC/HPS junginių sistemos morfologijos ir fazių perėjimo poveikis. Kaip matyti iš paveikslo, maža 3% HPMC/HPS junginių sistemos koncentracija, HPMC/HPS junginio santykyje yra 40:60, galima pastebėti bendros nuolatinės struktūros atsiradimą; Nors esant didelei 7% tirpalo koncentracijai, ši bendra nuolatinė struktūra yra pastebima paveiksle, kurio sudėtinis santykis yra 50:50. Šis rezultatas rodo, kad HPMC/HPS junginių sistemos fazių perėjimo taškas turi tam tikrą priklausomybę nuo koncentracijos, o fazės perėjimo HPMC/HPS junginio santykis padidėja didėjant junginio tirpalo koncentracijai, o HPS paprastai sudaro nuolatinę fazę . . Be to, HPS domenai, išsisklaidę HPMC ištisinėje fazėje, parodė panašias formas ir morfologijas, pasikeitus koncentracijai; Nors HPMC išsklaidytos fazės, išsklaidytos HPS ištisinėje fazėje, parodė skirtingas formas ir morfologijas esant skirtingoms koncentracijoms. Padidėjus tirpalo koncentracijai, HPMC dispersijos sritis tapo vis nereguliuojama. Pagrindinė šio reiškinio priežastis yra ta, kad HPS tirpalo klampumas yra daug didesnis nei HPMC tirpalo kambario temperatūroje, o HPMC fazės tendencija sudaryti tvarkingą sferinę būseną slopinama dėl paviršiaus įtempimo.
4.3.5 Sprendimo koncentracijos poveikis junginių sistemos mechaninėms savybėms
Atitinkant 4-4 pav. Morfologijas, 4-5 pav. Parodytos kompozicinių plėvelių, suformuotų esant skirtinguose koncentracijos tirpaluose, tempimo savybės. Iš figūros matyti, kad jauno modulis ir pailgėjimas HPMC/HPS kompozicinės sistemos pertraukoje yra linkę mažėti didėjant tirpalo koncentracijai, o tai atitinka laipsnišką HPMC transformaciją iš nepertraukiamos fazės į dispersinę fazę 4 paveiksle. 4 paveiksle 4 paveiksle. -4. Mikroskopinė morfologija yra nuosekli. Kadangi HPMC homopolimero HPMC modulis yra didesnis nei HPS, prognozuojama, kad jauno HPMC/HPS kompozicinės sistemos modulis bus pagerintas, kai HPMC bus nuolatinė fazė.
4.4 Šio skyriaus santrauka
Šiame skyriuje buvo paruošti HPMC/HPS junginių tirpalai ir valgomosios kompozicinės plėvelės, turinčios skirtingą koncentraciją ir junginių santykį, o HPMC/HPS junginių sistemos mikroskopinė morfologija ir fazių perėjimas buvo stebimas naudojant jodo dažymo optinį mikroskopo analizę, kad būtų galima atskirti krakmolo fazes. Valgomosios kompozicinės HPMC/HPS šviesos perdavimo ir mechaninės savybės buvo tiriamos UV-VIS spektrofotometro ir mechaninės savybės testerio metu, taip pat buvo tiriami skirtingų koncentracijų ir junginių santykio poveikis optinėms ir mechaninėms savybėms. HPMC/HPS junginių sistemos mikrostruktūros ir makroskopinių savybių ryšys buvo sukurtas derinant kompozicinės sistemos mikrostruktūrą, tokią kaip mikrostruktūra, fazių perėjimas ir fazių atskyrimas bei makroskopinės savybės, tokios kaip optinės savybės ir mechaninės savybės. Pagrindinės išvados yra šios:
- Optinio mikroskopo analizės metodas, skirtas atskirti krakmolo fazes jodo dažymu, yra pats paprasčiausias, tiesioginis ir efektyviausias metodas, tiriant krakmolo pagrįstų junginių sistemų morfologiją ir fazių perėjimą. Naudojant jodą, krakmolo fazė atrodo tamsesnė ir tamsesnė atliekant šviesos mikroskopiją, o HPMC nėra dažyta ir todėl atrodo šviesesnės spalvos.
- HPMC/HPS junginių sistema turi gerą suderinamumą, o junginių sistemoje yra daugybė mezofazių. Tarpinėje fazėje ištisinė fazė išsisklaido dispersinėje dalelių būsenoje.
- Išskirtinė HPS hPMC matricoje fazė parodė panašią sferinę formą skirtingose koncentracijose; HPMC parodė netaisyklingą morfologiją HPS matricoje, o morfologijos nelygumas padidėjo didėjant koncentracijai.
- Buvo sukurtas ryšys tarp mikrostruktūros, fazių perėjimo, skaidrumo ir mechaninių savybių HPMC/HPS kompozicinės sistemos. a. Žemiausias junginių sistemos skaidrumo taškas atitinka HPMC fazės perėjimo tašką iš ištisinės fazės į išsklaidytą fazę ir minimalų tempimo modulio sumažėjimo tašką. b. Jauno modulis ir pailgėjimas per pertrauką mažėja didėjant tirpalo koncentracijai, o tai priežastiniu ryšiu yra susijęs su morfologiniu HPMC pokyčiu iš nuolatinės fazės iki išsklaidytos fazės jungtinės sistemos.
Apibendrinant galima pasakyti, kad HPMC/HPS kompozicinės sistemos makroskopinės savybės yra glaudžiai susijusios su jos mikroskopine morfologine struktūra, fazių perėjimu, fazių atskyrimu ir kitais reiškiniais, o kompozitų savybes galima reguliuoti kontroliuojant fazės struktūrą ir kompozicinio suderinamumą. sistema.
5 skyrius HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnio įtaka HPMC/HPS junginių sistemos reologinėms savybėms.
Gerai žinoma, kad nedideli krakmolo cheminės struktūros pokyčiai gali sukelti dramatiškų reologinių savybių pokyčių. Todėl cheminis modifikavimas suteikia galimybę pagerinti ir kontroliuoti krakmolo pagrindu pagamintų produktų reologines savybes [342]. Savo ruožtu įvaldant krakmolo cheminės struktūros įtaką jos reologinėms savybėms, galima geriau suprasti krakmolo pagrindu pagamintų produktų struktūrines savybes ir sudaryti pagrindą modifikuotų krakmolo, turinčio patobulintas krakmolo funkcines savybes, projektavimui [235]. Hidroksipropilo krakmolas yra profesionalus modifikuotas krakmolas, plačiai naudojamas maisto ir vaistų srityje. Paprastai jis yra paruošiantis vietinio krakmolo eterifikacijos reakcijai su propileno oksidu šarminėmis sąlygomis. Hidroksipropilas yra hidrofilinė grupė. Šių grupių įvedimas į krakmolo molekulinę grandinę gali sulaužyti arba susilpninti intramolekulinius vandenilio ryšius, palaikančius krakmolo granulių struktūrą. Todėl hidroksipropilo krakmolo fizikinės ir cheminės savybės yra susijusios su hidroksipropilo grupių pakeitimo laipsniu jo molekulinėje grandinėje [233, 235, 343, 344].
Daugelyje tyrimų buvo ištirtas hidroksipropilo pakeitimo laipsnio poveikis hidroksipropil krakmolo fizikinėms ir cheminėms savybėms. Han ir kt. ištyrė hidroksipropilo vaškinių krakmolo ir hidroksipropilo kukurūzų krakmolo poveikį korėjiečių glitikinių ryžių pyragų struktūrai ir retrogradinimui. Tyrimo metu nustatyta, kad hidroksipropilinimas gali sumažinti krakmolo želatinizacijos temperatūrą ir pagerinti krakmolo vandens sulaikymo pajėgumą. Veikimas ir žymiai slopino krakmolo senėjimo reiškinį korėjiečių glijingų ryžių pyraguose [345]. Kaur ir kt. ištyrė hidroksipropilo pakeitimo poveikį skirtingų bulvių krakmolo veislių fizikinėms ir cheminėms savybėms ir nustatė, kad bulvių krakmolo hidroksipropilo pakeitimo laipsnis kinta skirtingomis veislėmis, o jo poveikis krakmolo savybėms, kurių dideli dalelių dydis yra didesnis; Hidroksipropilinimo reakcija sukelia daugybę fragmentų ir griovelių ant krakmolo granulių paviršiaus; Hidroksipropilo pakaitalas gali žymiai pagerinti krakmolo patinimo savybes, tirpumą vandenyje ir tirpumui dimetilsulfokside ir pagerinti krakmolą pastos skaidrumą [346]. Lawal et al. ištyrė hidroksipropilo pakeitimo poveikį saldžiųjų bulvių krakmolo savybėms. Tyrimas parodė, kad po hidroksipropilo modifikavimo buvo pagerėję laisvojo patinimo talpa ir vandens tirpumas vandenyje; Buvo slopinamas vietinio krakmolo perkristalizavimas ir retrogradacija; Pagerėja virškinimas [347]. Schmitz ir kt. Paruoštas hidroksipropil tapijoka krakmolas ir nustatė, kad jis turi didesnį patinimo pajėgumą ir klampumą, mažesnį senėjimo greitį ir didesnį užšalimo atšildymo stabilumą [344].
Tačiau yra nedaug tyrimų apie hidroksipropilo krakmolo reologines savybes ir hidroksipropilo modifikacijos poveikį krakmolo pagrindu pagamintų junginių sistemų reologinėms savybėms ir gelio savybėms iki šiol buvo pranešta retai. Chun ir kt. ištyrė mažo koncentracijos (5%) hidroksipropilo ryžių krakmolo tirpalo reologiją. Rezultatai parodė, kad hidroksipropilo modifikacijos poveikis krakmolo tirpalo pastoviam ir dinaminiam viskoelastingumui buvo susijęs su pakeitimo laipsniu, o nedidelis hidroksipropilo propilo pakeitimo kiekis gali žymiai pakeisti krakmolo tirpalų reologines savybes; Krakmolo tirpalų klampumo koeficientas mažėja didėjant pakeitimo laipsniui, o jo reologinių savybių priklausomybė nuo temperatūros padidėja didėjant hidroksipropilo pakaitinio laipsnio laipsniui. Didėjant pakeitimo laipsniui, sumažėja [342]. Lee ir kt. ištyrė hidroksipropilo pakeitimo poveikį saldžiųjų bulvių krakmolo fizinėms savybėms ir reologinėms savybėms, o rezultatai parodė, kad krakmolo patinimo gebėjimas ir tirpumas vandenyje padidėjo padidėjus hidroksipropilo pakaitalui; Entalpijos vertė mažėja didėjant hidroksipropilo pakeitimo laipsniui; Klampumo koeficientas, sudėtingas klampumas, derlingumo stresas, sudėtingas krakmolo tirpalo sudėtingas klampumas ir dinaminis modulis sumažėja padidėjus hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, skysčio indeksui ir nuostolių koeficientui, padidėjus hidroksipropilo pakaitalui; Mažėja krakmolo klijų gelio stiprumas, didėja užšalimo-atšildymo stabilumas, o sinerezės efektas mažėja [235].
Šiame skyriuje buvo tiriamas HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnio poveikis HPMC/HPS šaltojo ir karšto gelio junginių sistemos reologinėms savybėms ir gelio savybėms. Pereinamoji padėtis turi didelę reikšmę išsamiai suprasti santykį tarp struktūros formavimo ir reologinių savybių. Be to, buvo iš anksto aptartas HPMC/HPS atvirkštinio aušinimo junginių sistemos geliacijos mechanizmas, siekiant pateikti keletą teorinių patarimų kitoms panašioms atvirkštinėms kaitinančioms gelio sistemoms.
5.1 Medžiagos ir įranga
5.1.1 Pagrindinė eksperimentinė medžiaga
5.1.2 Pagrindiniai instrumentai ir įranga
5.2 Eksperimentinis metodas
5.2.1 Sudėtinių tirpalų paruošimas
Buvo paruošti 15% HPMC/HPS junginių tirpalų su skirtingais junginių santykiais (100/0, 50/50, 0/100) ir HPS su skirtingais hidroksipropilo pakaitiniais laipsniais (G80, A939, A1081). A1081, A939, HPMC ir jų sudėtinių tirpalų paruošimo metodai parodyti 2.2.1. G80 ir jo sudėtiniai tirpalai su HPMC yra želatinizuojami maišant 1500PSI ir 110 ° C sąlygomis autoklave, nes G80 vietinis krakmolas yra aukšta amilozė (80%), o jo želatinizacijos temperatūra yra aukštesnė nei 100 ° C, o tai negali būti aukšta. pasiekiamas originaliu vandens vonios želatinizacijos metodu [348].
5.2.2 HPMC/HPS junginių tirpalų reologinės savybės, turinčios skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį
5.2.2.1 Reologinės analizės principas
Tas pats kaip 2.2.2.1
5.2.2.2 Srauto režimo bandymo metodas
Buvo naudojamas lygiagretus plokštės spaustukas, kurio skersmuo buvo 60 mm, o plokštės tarpai buvo nustatyti 1 mm.
- Yra srauto bandymo prieš šlyties bandymo metodą ir trijų pakopų tiakotropiją. Tas pats kaip 2.2.2.2.
- Srauto bandymo metodas be priešpriešinių ir tiaxotropinės žiedo tiokotropijos. Bandymo temperatūra yra 25 ° C, a. Kirpimas didėjančiu greičiu, šlyties greičio diapazonas 0–1000 S-1, kirpimo laikas 1 min; b. Nuolatinis kirpimas, kirpimo greitis 1000 S-1, kirpimo laikas 1 min; c. Sumažintas greičio kirpimas, šlyties greičio diapazonas yra 1000-0S-1, o kirpimo laikas yra 1 min.
5.2.2.3 Virpiklių režimo bandymo metodas
Buvo naudojamas lygiagrečios plokštelės armatūra, kurios skersmuo buvo 60 mm, o plokštės tarpai buvo nustatyti 1 mm.
- Deformacijos kintamasis šlavimas. Bandymo temperatūra 25 ° C, 1 Hz dažnis, deformacija 0,01–100 %.
- Temperatūros nuskaitymas. 1 Hz dažnis, deformacija 0,1 %, a. Šildymo procesas, 5–85 ° C temperatūra, kaitinimo greitis 2 ° C/min; b. Aušinimo procesas, 85–5 ° C temperatūra, aušinimo greitis 2 ° C/min. Aplink mėginį naudojamas silikono aliejaus sandariklis, kad būtų išvengta drėgmės praradimo bandymo metu.
- Dažnio valymas. Variacija 0,1 %, dažnis 1–100 rad/s. The tests were carried out at 5 °C and 85 °C, respectively, and equilibrated at the test temperature for 5 min before testing.
Ryšys tarp saugojimo modulio G ′ ir nuostolių modulio G ″ polimero tirpalo ir kampinio dažnio ω atitinka galios dėsnį:
kur n ′ ir n ″ yra atitinkamai log G′-log Ω ir log G ″ -log ω šlaitai;
5.2.3 Optinis mikroskopas
5.2.3.1 Prietaiso principas
Tas pats kaip 4.2.3.1
5.2.3.2 Bandymo metodas
3% 5: 5 HPMC/HPS junginio tirpalas buvo pašalintas esant skirtingai 25 ° C, 45 ° C ir 85 ° C temperatūrai, numesta ant stiklinės plokštelės, laikomos toje pačioje temperatūroje, ir įmeskite į ploną plėvelę. layer solution and dried at the same temperature. The films were stained with 1% iodine solution, placed in the field of light microscope for observation and photographed.
5.3 Rezultatai ir diskusija
5.3.1 klampumo ir srauto modelio analizė
5.3.1.1 Srauto bandymo metodas be išankstinio kirpimo ir tikotropinės žiedo tiokotropijos
Naudojant srauto bandymo metodą be išankstinio audinio ir tiokotropinio žiedo tiokotropinio metodo, buvo ištirtas HPMC/HPS junginio tirpalo klampumas su skirtingais hidroksipropilo pakeitimo HPS laipsniais. Rezultatai parodyti 5-1 paveiksle. Iš figūros galima pastebėti, kad visų mėginių klampumas rodo mažėjančią tendenciją padidėjus šlyties greičiui veikiant šlyties jėgai, parodant tam tikrą šlyties plonėjimo reiškinį. Dauguma aukštos koncentracijos polimerų tirpalų ar lydymosi yra stipriai atskirti ir pertvarkyti molekulinius pertvarkymus, taigi pseudoplastinis skysčio elgesys yra pseudoplastinis [305, 349, 350]. Tačiau skirtingi HPS su skirtingais hidroksipropilo pakaitinių laipsnių HPMC/HPS junginių tirpalų, turinčių skirtingus hidroksipropilo pakaitinius laipsnius, šlyties plonėjimo laipsniai yra skirtingi.
5-1 pav. HPS/HPMC tirpalo klampumas ir šlyties greitis su skirtingu hidropropilo pakeitimo laipsniu HPS (be išankstinio kirpimo, kietųjų ir tuščiavidurių simboliai atitinkamai padidina greičio ir mažėjančio greičio procesą)
Iš figūros matyti, kad gryno HPS mėginio klampumas ir šlyties plonėjimo laipsnis yra didesnis nei HPMC/HPS junginio mėginio, o HPMC tirpalo šlyties plonio laipsnis yra mažiausias, daugiausia todėl, kad HPS klampumas HPS klampumas Žemoje temperatūroje yra žymiai aukštesnė nei HPMC. Be to, HPMC/HPS junginio tirpalui su tuo pačiu junginio santykiu klampumas padidėja esant HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniui. Taip gali būti todėl, kad hidroksipropilo grupių pridėjimas krakmolo molekulėse sulaužo tarpmolekulinius vandenilio ryšius ir tokiu būdu sukelia krakmolo granulių dezintegraciją. Hidroksipropilavimas žymiai sumažino krakmolo šlyties plonėjimo reiškinį, o vietinio krakmolo šlyties plonėjimo reiškinys buvo akivaizdžiausias. Nuolat didėjant hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, HPS šlyties plonėjimo laipsnis pamažu mažėjo.
Visi mėginiai turi tikotropinius žiedus ant šlyties šlyties šlyties greičio kreivės, tai rodo, kad visi mėginiai turi tam tikrą Tiksotropijos laipsnį. Tiksotropinį stiprumą parodo tikotropinio žiedo ploto dydis. Kuo daugiau tiakotropinis mėginys yra [351]. Mėginio tirpalo srauto indeksas N ir klampumo koeficientas K gali būti apskaičiuotas pagal Ostwald-De Waele galios dėsnį (žr. 2-1 lygtį).
5-1 lentelė Srauto elgsenos indeksas (N) ir skysčio konsistencijos indeksas (K) didėjant greičio ir mažėjančio greičio procesui bei Toksotropijos kilpos plotui HPS/HPMC tirpale, kai HPS hidropropilo pakaitinis laipsnis yra 25 ° C temperatūroje, esant 25 ° C temperatūrai.
5-1 lentelėje pateiktas srauto indeksas N, klampumo koeficientas K ir HPMC/HPS junginių tirpalų, turinčių skirtingą hidroksipropilo pakaitalų HPS, didėjant kirpimo ir mažėjančiam kirpimui, didėjant hidroksipropilo pakaitalų HPS. Iš lentelės matyti, kad visų mėginių srauto indeksas N yra mažesnis nei 1, tai rodo, kad visi mėginių tirpalai yra pseudoplastiniai skysčiai. HPMC/HPS junginių sistemai, turintiems tą patį HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, srauto indeksas N padidėja padidėjus HPMC kiekiui, tai rodo, kad pridėjus HPMC, sudėtinis tirpalas parodo stipresnes Niutono skysčio charakteristikas. Tačiau padidėjus HPMC kiekiui, klampumo koeficientas K nuolat mažėjo, tai rodo, kad pridėjus HPMC, sudėtinio tirpalo klampumas sumažino klampumą, nes klampumo koeficientas K buvo proporcingas klampumui. Gryno HPS N vertė ir K vertė su skirtingais hidroksipropilo pakeitimo laipsniais kylančioje šlyties stadijoje sumažėjo padidėjus hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, tai rodo, kad hidroksipropilacijos modifikacija gali pagerinti pseudoplastiškumą ir sumažinti krakmolo sprendimų klampumą. Atvirkščiai, n vertė didėja didėjant pakaitinio laipsnio mažėjančiai šlyties stadijai, tai rodo, kad hidroksipropilacija pagerina Niutono skysčio elgseną tirpale po greitojo kirpimo. HPMC/HPS junginių sistemos n vertei ir k vertei įtakos turėjo ir HPS hidroksipropilinimas, ir HPMC, kurie buvo jų bendro veikimo rezultatas. Palyginti su didėjančia kirpimo stadija, visų mėginių n vertės mažėjančioje kirpimo stadijoje tapo didesnės, o K vertės tapo mažesnės, tai rodo, kad junginio tirpalo klampumas sumažėjo po greitojo kirpimo ir kirpimo ir t. Sudėtinio tirpalo Niutono skysčio elgesys buvo sustiprintas. .
Toksotropinio žiedo plotas sumažėjo padidėjus HPMC kiekiui, tai rodo, kad pridėjus HPMC, sumažėjo junginio tirpalo tiakotropija ir pagerėjo jo stabilumas. HPMC/HPS junginio tirpalui, kurio sudėtyje yra to paties junginių santykio, Tiksotropinio žiedo plotas mažėja didėjant HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, tai rodo, kad hidroksipropilacija pagerina HPS stabilumą.
5.3.1.2 Kirpimo metodas su iš anksto pjaustymo ir trijų pakopų tikotropiniu metodu
Šlyties metodas su priešpriešinimu buvo naudojamas tiriant HPMC/HPS junginio tirpalo klampumo pokyčius skirtingais hidroksipropilo pakeitimo HPS laipsniais su šlyties greičiu. Rezultatai parodyti 5-2 paveiksle. Iš figūros galima pastebėti, kad HPMC tirpale beveik nėra šlyties plonėjimo, o kiti mėginiai rodo šlyties plonėjimą. Tai atitinka rezultatus, gautus naudojant kirpimo metodą, išankstiniu kirpimu. Iš figūros taip pat galima pastebėti, kad esant mažam šlyties greičiui, labai hidroksipropilo pakeistame mėginyje yra plokščiakalnio sritis.
Nulio šlyties klampumas (H0), srauto indeksas (N) ir klampumo koeficientas (K), gautas pritvirtinant prie jų, parodytas 5-2 lentelėje. Iš lentelės matome, kad gryniems HPS mėginiams, abiejų metodų gautos N vertės didėja atsižvelgiant į pakeitimo laipsnį, tai rodo, kad kietus krakmolo tirpalo elgesys mažėja didėjant pakeitimo laipsniui. Padidėjus HPMC kiekiui, visos N vertės parodė mažėjančią tendenciją, tai rodo, kad HPMC sumažino kietą sprendimo elgesį. Tai rodo, kad dviejų metodų kokybinės analizės rezultatai yra nuoseklūs.
Palyginus to paties mėginio gautus duomenis pagal skirtingus bandymo metodus, nustatyta, kad n vertė, gauta po išankstinio nusirengimo -Galdojimo metodas yra kietas, panašus elgesys yra mažesnis nei tas, kuris matuojamas metodu be išankstinio audinio. Taip yra todėl, kad galutinis bandymo rezultatas, gautas be priešpriešinio, iš tikrųjų yra bendro šlyties greičio ir šlyties laiko veikimo rezultatas, o bandymo metodas su priešpriešinimu pirmiausia pašalina tikotropinį efektą didele šlyti laiko. Todėl šis metodas gali tiksliau nustatyti junginės sistemos šlyties plonėjimo reiškinį ir srauto charakteristikas.
Iš lentelės taip pat galime pastebėti, kad tam pačiam junginių santykiui (5: 5) junginių sistemos N vertė yra artima 1, o iš anksto išpjaustytas n padidėja, atsižvelgiant į hidroksipropilo pakeitimo laipsnį. Tai rodo, kad HPMC yra HPMC yra Nuolatinė jungtinės sistemos fazė, o HPMC turi stipresnį poveikį krakmolo mėginiams, kurių hidroksipropilo pakaitinis laipsnis yra žemas, o tai atitinka rezultatą, kad N vertė padidėja didėjant pakaitalų laipsniui, neperkopinant priešingai. Dviejų metodų sudėtinių sistemų, turinčių skirtingą pakaitalų laipsnį, k vertės yra panašios, ir nėra ypač akivaizdžios tendencijos, o nulinio kirpimo klampumas rodo aiškią tendenciją, nes nulinio šlyties klampumas nepriklauso nuo šlyties. norma. Vidinis klampumas gali tiksliai atspindėti pačios medžiagos savybes.
5-3 pav. HPS/HPMC mišinio tirpalo trijų intervalinių intervalinių tyrėjų tirpalo su skirtingu hidropropilo pakaitalo laipsniu HPS
Trijų pakopų tiakotropinis metodas buvo naudojamas tiriant skirtingo hidroksipropilo hidroksipropilo krakmolo hidroksipropilo pakeitimo poveikį junginių sistemos tikotropinėms savybėms. It can be seen from Figure 5-3 that in the low shear stage, the solution viscosity decreases with the increase of HPMC content, and decreases with the increase of substitution degree, which is consistent with the law of zero shear viscosity.
Struktūrinio atkūrimo laipsnis po skirtingo laiko atkūrimo etape išreiškiamas klampumo atkūrimo greičiu DSR, o skaičiavimo metodas parodytas 2.3.2. Iš 5-2 lentelės matyti, kad per tą patį atkūrimo laiką gryno HPS DSR yra žymiai mažesnis nei gryno HPMC, tai daugiausia todėl, kad HPMC molekulė yra tvirta grandinė, o jos atsipalaidavimo laikas yra trumpas ir trumpas, o ir trumpas ir trumpas, o ir trumpas ir trumpas, o ir trumpas ir trumpas, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir jos atsipalaidavimo laikas, o jos atsipalaidavimo laikas yra trumpas ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa, ir trumpa. Struktūrą galima atkurti per trumpą laiką. atsigauti. Nors HPS yra lanksti grandinė, jos atsipalaidavimo laikas yra ilgas, o struktūros atkūrimas užtrunka ilgai. Didėjant pakaitinio laipsnio laipsniui, gryno HPS DSR mažėja didėjant pakaitiniam laipsniui, tai rodo, kad hidroksipropilacija pagerina krakmolo molekulinės grandinės lankstumą ir ilgesnį HPS atsipalaidavimo laiką. The DSR of the compound solution is lower than that of pure HPS and pure HPMC samples, but with the increase of the substitution degree of HPS hydroxypropyl, the DSR of the compound sample increases, which indicates that the thixotropy of the compound system increases with the HPS hidroksipropilo pakeitimo padidėjimas. Tai mažėja didėjant radikaliems pakaitalams, o tai atitinka rezultatus be išankstinio audinio.
5-2 lentelė. Nulio šlyties klampumas (H0), srauto elgsenos indeksas (N), skysčio konsistencijos indeksas (K) didėjant greičiui ir struktūros atkūrimo laipsniui (DSR) po tam tikro HPS/HPMC tirpalo atkūrimo laiko su skirtingais hidropropilu HPS pakaitalo laipsnis 25 ° C temperatūroje
In summary, the steady-state test without pre-shearing and the thixotropic ring thixotropy test can qualitatively analyze samples with large performance differences, but for the compounds with different HPS hydroxypropyl substitution degrees with small performance differences The research results of the solution are contrary to Tikrieji rezultatai, nes išmatuoti duomenys yra išsamūs šlyties greičio ir šlyties laiko įtakos rezultatai ir jie negali iš tikrųjų atspindėti vieno kintamojo įtakos.
5.3.2 Linijinė viskoelastinė sritis
Gerai žinoma, kad hidrogeliams laikymo modulį g ′ lemia efektyvių molekulinių grandinių kietumas, stiprumas ir skaičius, o nuostolių modulis G ′ ′ nustatomas mažų molekulių ir funkcinių grupių migracija, judesiu ir trintis ir trintis. . Tai lemia trinties energijos sąnaudos, tokios kaip vibracija ir sukimasis. Laikymo modulio G ′ ir nuostolių modulio G ″ sankirtos egzistavimo ženklas (ty tan δ = 1). Perėjimas nuo tirpalo prie gelio vadinamas gelio tašku. Sandėliavimo modulis G ′ ir nuostolių modulis G ″ dažnai naudojamas tiriant geliacijos elgseną, GEL tinklo struktūros formavimo greitį ir struktūrines savybes [352]. Jie taip pat gali atspindėti vidinės struktūros raidą ir molekulinę struktūrą formuojant gelio tinklo struktūrą. sąveika [353].
5-4 paveiksle pavaizduotos HPMC/HPS junginių tirpalų deformacijos valymo kreivės, turinčios skirtingą hidroksipropilo pakeitimo HPS laipsnį 1 Hz dažniu, o deformacijos diapazonas-0,01%–100%. Iš figūros galima pastebėti, kad apatinėje deformacijos srityje (0,01–1%) visi mėginiai, išskyrus HPMC, yra g ′> g ″, rodantys gelio būseną. HPMC G ′ yra visos formos, kintamasis diapazonas visada yra mažesnis nei G “, tai rodo, kad HPMC yra tirpalo būsenoje. Be to, skirtingų mėginių viskoelastingumo priklausomybė nuo deformacijos yra skirtingi. G80 mėginiui viskoelastingumo priklausomybė nuo viskoelastingumo yra akivaizdesnė: kai deformacija yra didesnė nei 0,3%, galima pastebėti, kad G 'pamažu mažėja, o kartu padidėja G “. padidėjimas, taip pat reikšmingas tan δ padidėjimas; ir susikerta, kai deformacijos kiekis yra 1,7%, o tai rodo, kad GEL tinklo G80 struktūra yra smarkiai pažeista po to, kai deformacijos kiekis viršija 1,7%, ir ji yra tirpalo būsenoje.
5-4 pav. Sandėliavimo modulis (G ′) ir nuostolių modulis (G ″), palyginti su HPS/HPMC mišinių deformacija, mišiniai su skirtingais HPS hidropropilo pakeitimo laipsniu (vientisai ir tuščiaviduriai simboliai yra atitinkamai G ′ ir G ″)).
5-5 pav. HPMC/HPS mišinio tirpalo tan δ ir deformacija su skirtingu HPS hidropropilo pakaitalo laipsniu HPS.
Iš figūros galima pastebėti, kad tiesinė gryno HPS viskoelastinė sritis akivaizdžiai susiaurinta sumažėjus hidroksipropilo pakaitalų laipsniui. Kitaip tariant, didėjant HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, reikšmingi TAN δ kreivės pokyčiai dažniausiai atsiranda esant didesniam deformacijos kiekiui. Visų pirma, tiesinė viskoelastinė G80 sritis yra siauriausia iš visų mėginių. Todėl nustatyti tiesinę viskoelastinę G80 sritį naudojama norint nustatyti
Deformacijos kintamojo vertės nustatymo kriterijuose šioje testų serijoje. HPMC/HPS junginių sistemai, turintiems tą patį junginių santykį, tiesinė viskoelastinė sritis taip pat susiaurėja sumažėjus hidroksipropilo pakaitinio HPS laipsnio laipsniui, tačiau mažėjantis hidroksipropilo pakaitinio pakaitinio laipsnio poveikis tiesiniam viskoelastiniam regionui nėra toks akivaizdus.
Dinaminės HPMC/HPS junginių tirpalų viskoelastinės savybės, turinčios skirtingą hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, parodyta 5-6 paveiksle. Kaip matyti iš paveikslo, HPMC šildymo proceso metu demonstruoja keturis etapus: pradinis plokščiakalnio regionas, dvi struktūros formavimo etapai ir galutinis plokščiakalnio regionas. Pradiniame plokščiakalnio stadijoje G ′ <g ″ G ′ ir G ″ vertės yra mažos ir paprastai mažėja, padidėjus temperatūrai, parodant įprastą skysčio viskoelastinį elgesį. HPMC šiluminis geliavimas turi du skirtingus struktūros formavimo etapus, ribojamas G ′ ir G ″ sankryžos (tai yra, tirpalo gelio perėjimo taškas, apie 49 ° C), tai atitinka ankstesnes ataskaitas. Nuoseklus [160, 354]. Aukštoje temperatūroje dėl hidrofobinio ir hidrofilinio ryšio HPMC palaipsniui sudaro kryžminio tinklo struktūrą [344, 355, 356]. Uodegos plokščiakalnio regione G ′ ir G ″ vertės yra aukštos, o tai rodo, kad HPMC GEL tinklo struktūra yra visiškai suformuota.
Šie keturi HPMC etapai atrodo paeiliui atvirkštine tvarka, kai temperatūra mažėja. G ′ ir G ″ sankryža pereina į žemos temperatūros sritį maždaug 32 ° C aušinimo etape, o tai gali būti dėl histerezės [208] arba grandinės kondensacinio poveikio žemoje temperatūroje [355]. Panašiai kaip HPMC, kiti mėginiai šildymo proceso metu taip pat yra keturi etapai, o aušinimo proceso metu grįžtamas reiškinys įvyksta. Tačiau iš figūros galima pastebėti, kad G80 ir A939 rodo supaprastintą procesą, kuriame nėra sankryžos tarp G 'ir G “, o G80 kreivė net nepasirodo. Platformos plotas gale.
Grynam HPS didesnis hidroksipropilo pakeitimo laipsnis gali pakeisti tiek pradinę, tiek galutinę gelio susidarymo temperatūrą, ypač pradinę temperatūrą, kuri yra atitinkamai 61 ° C G80, A939 ir A1081. , 62 ° C ir 54 ° C. Be to, HPMC/HPS mėginiams, kurių sudėties santykis yra tas pats, didėjant pakeitimo laipsniui, G ′ ir G ″ vertės paprastai mažėja, o tai atitinka ankstesnių tyrimų rezultatus [357, 358]. Didėjant pakeitimo laipsniui, gelio tekstūra tampa minkšta. Todėl hidroksipropilacija sulaužo užsakytą vietinio krakmolo struktūrą ir pagerina jo hidrofiliškumą [343].
HPMC/HPS junginių mėginiams tiek G ′, tiek G ″ sumažėjo padidėjus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, kuris atitiko gryno HPS rezultatus. Moreover, with the addition of HPMC, the substitution degree had a significant effect on G′ The effect with G” becomes less pronounced.
Visų visų HPMC/HPS kompozicinių mėginių viskoelastinės kreivės parodė tą pačią tendenciją, kuri atitiko HPS žemoje temperatūroje ir HPMC aukštoje temperatūroje. Kitaip tariant, esant žemai temperatūrai, HPS dominuoja viskoelastinėje suderintos sistemos savybėje, o aukštoje temperatūroje HPMC nustato viskoelastines suderintos sistemos savybes. Šis rezultatas daugiausia susijęs su HPMC. In particular, HPS is a cold gel, which changes from a gel state to a solution state when heated; on the contrary, HPMC is a hot gel, which gradually forms a gel with increasing temperature network structure. HPMC/HPS junginių sistemai žemoje temperatūroje junginių sistemos gelio savybes daugiausia prisideda HPS šaltas gelis, o aukštoje temperatūroje šiltoje temperatūroje jungtinėje sistemoje dominuoja HPMC geliacija.
Kaip ir tikėtasi, HPMC/HPS kompozicinės sistemos modulis yra tarp gryno HPMC ir gryno HP modulio. Moreover, the complex system exhibits G′ > G″ in the entire temperature scanning range, which indicates that both HPMC and HPS can form intermolecular hydrogen bonds with water molecules, respectively, and can also form intermolecular hydrogen bonds with each other. Be to, nuostolių koeficiento kreivėje visose sudėtingose sistemose yra tan δ smailė esant maždaug 45 ° C, tai rodo, kad nuolatinis fazės perėjimas įvyko sudėtingoje sistemoje. Šis fazės perėjimas bus aptartas kitame 5.3.6. Tęskite diskusiją.
5.3.4 Temperatūros poveikis junginio klampumui
Suprasti temperatūros poveikį medžiagų reologinėms savybėms svarbu dėl plataus temperatūros, kuri gali atsirasti perdirbimo ir laikymo metu [359, 360]. 5 ° C-85 ° C diapazone temperatūros poveikis sudėtingam HPMC/HPS junginių tirpalų klampumui, turinčiam skirtingą hidroksipropilo pakeitimo HPS laipsnį, parodytas 5-7 paveiksle. Iš 5-7 pav. (A) galima pastebėti, kad sudėtingas gryno HP klampumas žymiai mažėja padidėjus temperatūrai; Gryno HPMC klampumas šiek tiek sumažėja nuo pradinės iki 45 ° C, padidėjus temperatūrai. pagerinti.
Visų junginių mėginių klampumo kreivės parodė panašias temperatūros tendencijas, pirmiausia mažėjant didėjant temperatūrai, o paskui didėjant didėjant temperatūrai. Be to, sudėtinių mėginių klampumas yra arčiau HP, esant žemai temperatūrai ir arčiau HPMC aukštoje temperatūroje. Šis rezultatas taip pat susijęs su savotišku geliacijos elgesiu tiek HPMC, tiek HP. Sudėtingo mėginio klampumo kreivė parodė greitą perėjimą 45 ° C temperatūroje, tikriausiai dėl fazės perėjimo HPMC/HPS sudėtinėje sistemoje. Tačiau verta paminėti, kad G80/HPMC 5: 5 junginio mėginio klampumas aukštoje temperatūroje yra didesnis nei gryno HPMC, o tai daugiausia lemia didesnis vidinis G80 klampumas aukštoje temperatūroje [361]. Remiantis tuo pačiu junginių santykiu, sudėtinio junginių sistemos klampumas mažėja didėjant HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui. Todėl hidroksipropilo grupių įvedimas į krakmolo molekules gali sukelti intramolekulinių vandenilio ryšius krakmolo molekulėse.
Temperatūros poveikis sudėtingam HPMC/HPS junginio sistemos klampumui atitinka Arrhenius santykį tam tikrame temperatūros diapazone, o sudėtingas klampumas turi eksponentinį ryšį su temperatūra. Arrheniuso lygtis yra tokia:
Tarp jų η* yra sudėtingas klampumas, pa s;
A yra konstanta, pa s;
T yra absoliuti temperatūra, k;
R yra dujų konstanta, 8,3144 j · mol - 1 · k - 1;
E yra aktyvacijos energija, j · mol - 1.
Pagal formulę (5-3), jungtinės sistemos klampos temperatūros kreivę galima suskirstyti į dvi dalis pagal tan δ smailę esant 45 ° C; Sudėtinės sistema 5 ° C-45 ° C ir 45 ° C-85 ° Aktyvacijos energijos E ir konstantos A vertės, gautos pritvirtinant C diapazone, parodyta 5-3 lentelėje. Apskaičiuotos aktyvacijos energijos E vertės yra tarp –174 kJ · mol - 1 ir 124 kJ · mol - 1, o konstantos A vertės yra nuo 6,24 × 10–11 Pa · s ir 1,99 × 1028 Pa · s. Tinkamumo diapazone pritvirtinti koreliacijos koeficientai buvo didesni (R2 = 0,9071–0,9892), išskyrus G80/HPMC mėginį. G80/HPMC mėginys turi mažesnį koreliacijos koeficientą (R2 = 0,4435), esant 45 ° C - 85 ° C temperatūros diapazonui, o tai gali būti dėl iš prigimties didesnio G80 kietumo ir greitesnio jo svorio, palyginti su kitais HPS kristalizacijos greičiu [ 362]. Dėl šios G80 savybės labiau tikėtina, kad ji susidarys nehomogeniškus junginius, kai jie yra sudėti į HPMC.
Temperatūros diapazone 5 ° C - 45 ° C, HPMC/HPS kompozicinio mėginio E vertė yra šiek tiek mažesnė nei grynų HPS, o tai gali būti dėl HPS ir HPMC sąveikos. Sumažinkite klampumo priklausomybę nuo temperatūros. Gryno HPMC E vertė yra didesnė nei kitų mėginių. Visų krakmolo turinčių mėginių aktyvacijos energijos buvo žemos teigiamos vertės, tai rodo, kad esant žemesnei temperatūrai klampumo sumažėjimas su temperatūra buvo mažiau ryškus, o formuluotės parodė krakmolo panašią tekstūrą.
5-3 lentelė Arrheniuso lygties parametrai (E: aktyvacijos energija; A: konstanta; R 2: nustatymo koeficientas) iš Eq. (1) HPS/HPMC mišiniai su skirtingais HPS hidroksipropilinimo laipsniais HPS hidroksipropila
Tačiau esant aukštesniam 45 ° C - 85 ° C temperatūros diapazonui, E vertė kokybiškai pasikeitė tarp grynų HPS ir HPMC/HPS kompozicinių mėginių, o grynų HPS E vertė buvo 45,6 kJ · mol - 1 - diapazone, esant diapazonui. 124 kJ · mol -1, kompleksų E vertės yra -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1. Šis pokytis rodo stiprų HPMC poveikį sudėtingos sistemos aktyvacijos energijai, nes gryno HPMC E vertė yra -174 kJ mol -1. Grynos HPMC ir suderintos sistemos E vertės yra neigiamos, o tai rodo, kad aukštesnėje temperatūroje klampumas didėja didėjant temperatūrai, o junginys pasižymi į HPMC panašią elgesio tekstūrą.
HPMC ir HPS poveikis sudėtingam HPMC/HPS junginių sistemų klampumui aukštoje ir žemoje temperatūroje atitinka aptartas viskoelastines savybes.
5-8 paveiksluose pavaizduotos dažnio valymo kreivės esant 5 ° C HPM/HPS junginių tirpalų, esančių HPS su skirtingais hidroksipropilo pakaitalų laipsniais. Iš figūros galima pastebėti, kad gryni HP pasižymi tipiniu kietojo tipo elgesiu (g ′> g ″), o HPMC yra panašus į skystį (g ′ <g ″). Visos HPMC/HPS kompozicijos pasižymi kieta elgesiu. Daugeliui mėginių tiek G ′, tiek G ″ didėja didėjantis dažnis, tai rodo, kad kietas medžiagos elgesys yra stiprus.
Gryni HPMC turi aiškią priklausomybę nuo dažnio, kurią sunku pastebėti grynuose HPS mėginiuose. Kaip ir tikėtasi, HPMC/HPS komplekso sistema parodė tam tikrą priklausomybę nuo dažnio. Visuose HPS turinčiuose mėginiuose N ′ visada yra mažesnis nei N ″, o G ″ yra stipresnė priklausomybė nuo dažnio nei G ′, tai rodo, kad šie mėginiai yra elastingesni nei klampūs [352, 359, 363]. Todėl sudėtinių mėginių veikimą daugiausia lemia HPS, daugiausia todėl, kad HPMC yra mažesnės klampumo tirpalo būsena žemoje temperatūroje.
5-4 lentelė N ′, N ″, G0 ′ ir G0 ″ HPS/HPMC su skirtingu hidropropilo pakaitinio HPS laipsniu 5 ° C temperatūroje, kaip nustatyta iš EQ. (5-1) ir (5-2)
5-8 pav. Sandėliavimo modulis (G ′) ir nuostolių modulis (G ″), palyginti su HPS/HPMC dažniu, mišinius su skirtingu Hidropropilo pakaitinio HPS pakaitalo laipsniu 5 ° C temperatūroje, esant 5 ° C temperatūrai, esant 5 ° C temperatūrai
Gryni HPMC turi aiškią priklausomybę nuo dažnio, kurią sunku pastebėti grynuose HPS mėginiuose. Kaip ir tikėtasi HPMC/HPS kompleksui, ligando sistema parodė tam tikrą priklausomybę nuo dažnio. Visuose HPS turinčiuose mėginiuose N ′ visada yra mažesnis nei N ″, o G ″ yra stipresnė priklausomybė nuo dažnio nei G ′, tai rodo, kad šie mėginiai yra elastingesni nei klampūs [352, 359, 363]. Todėl sudėtinių mėginių veikimą daugiausia lemia HPS, daugiausia todėl, kad HPMC yra mažesnės klampumo tirpalo būsena žemoje temperatūroje.
5-9 paveiksluose pavaizduotos HPMC/HPS junginių HPS tirpalų, turinčių skirtingą hidroksipropilo pakeitimo laipsnį 85 ° C, HPMC/HPS junginių tirpalų dažnio kreivės. Kaip matyti iš paveikslo, visi kiti HPS mėginiai, išskyrus A1081, pasižymėjo tipišku kietojo tipo elgesiu. A1081 G 'ir G' vertės yra labai artimos, o G 'yra šiek tiek mažesnės nei G “, o tai rodo, kad A1081 elgiasi kaip skystis.
Taip gali būti todėl, kad A1081 yra šaltas gelis, ir aukštoje temperatūroje pereina nuo gelio iki sprendimo. Kita vertus, mėginiams, kurių sudėties santykis yra tas pats, N ′, N ″, G0 ′ ir G0 ″ vertės (5-5 lentelė) sumažėjo didėjant hidroksipropilo pakaitiniam laipsniui, tai rodo, kad hidroksipropilavimas sumažino kietąsias medžiagas-sumažėjo kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-kietas-sumažėjo kietas. Kaip krakmolo elgesys aukštoje temperatūroje (85 ° C). Visų pirma, G80 N ′ ir N ″ yra artimas 0, rodo stiprią kietą elgesį; Priešingai, A1081 N ′ ir N ″ vertės yra artimos 1, ir tai rodo stiprų skysčio elgesį. Šios N 'ir N “vertės atitinka G' ir G duomenis. Be to, kaip matyti iš 5–9 paveikslų, hidroksipropilo pakeitimo laipsnis gali žymiai pagerinti HPS priklausomybę nuo HPS aukštoje temperatūroje.
5-9 pav. Sandėliavimo modulis (G ′) ir nuostolių modulis (G ″), palyginti su HPS/HPMC dažniu.
5-9 paveiksluose parodyta, kad HPMC pasižymi tipiniu kietojo tipo elgesiu (g ′> g ″) esant 85 ° C temperatūrai, o tai daugiausia priskiriama jo termogelio savybėms. Be to, HPMC G ′ ir G ″ dažnis skiriasi, padidėjimas daug nepasikeitė, tai rodo, kad jis neturi aiškios priklausomybės nuo dažnio.
HPMC/HPS junginių sistemai N ′ ir N ″ vertės yra arti 0, o G0 ′ yra žymiai didesnės nei G0 (″ 5-5 lentelė), patvirtindama jo kietą elgesį. Kita vertus, aukštesnis hidroksipropilo pakeitimas gali perkelti HP iš kietojo tipo į skystą elgesį-reiškinį, kuris neatsiranda sudėtiniuose tirpaluose. Be to, su HPMC pridėta junginių sistema, didėjant dažniui, tiek G ', tiek G ”, išliko santykinai stabilios, o N' ir N“ vertės buvo arti HPMC vertės. Visi šie rezultatai rodo, kad HPMC dominuoja suderintos sistemos viskoelastingumu aukštoje 85 ° C temperatūroje.
5-5 lentelė N ′, N ″, G0 ′ ir G0 ″ HPS/HPMC su skirtingais hidropropilo HPS pakeitimais esant 85 ° C temperatūrai, kaip nustatyta iš EQ. (5-1) ir (5-2)
HPMC/HPS junginių sistemos fazių perėjimas buvo ištirtas jodo dažymo optiniame mikroskope. HPMC/HPS junginių sistema, kurios junginio santykis buvo 5: 5, buvo tiriama esant 25 ° C, 45 ° C ir 85 ° C. Žemiau esantys dažyti šviesos mikroskopo vaizdai parodyti 5-10 paveiksluose. Iš figūros galima pastebėti, kad dažant jodu, HPS fazė dažoma tamsesne spalva, o HPMC fazė rodo šviesesnę spalvą, nes jos negalima dažyti jodo. Todėl galima aiškiai atskirti dvi HPMC/HPS fazes. Esant aukštesnei temperatūrai, padidėja tamsiųjų regionų plotas (HPS fazė) ir mažėja ryškių regionų plotas (HPMC fazė). Visų pirma, esant 25 ° C, HPMC (ryški spalva) yra ištisinė HPMC/HPS kompozicinės sistemos fazė, o maža sferinė HPS fazė (tamsi spalva) yra išsklaidyta HPMC ištisinėje fazėje. Priešingai, esant 85 ° C temperatūrai, HPMC tapo labai maža ir netaisyklingai suformuota dispersinė fazė, išsklaidyta HPS ištisinėje fazėje.
Padidėjus temperatūrai, ištisinės fazės fazės morfologijos nuo HPMC iki HPS HPMC/HPS junginių sistemoje turėtų būti pereinamasis taškas. Teoriškai tai turėtų įvykti, kai HPMC ir HP klampumas yra tas pats arba labai panašus. Kaip matyti iš 45 ° C mikrografų 5-10 paveiksluose, tipiška „jūros salos“ fazės diagrama neatsiranda, tačiau pastebima bendroji nuolatinė fazė. Šis pastebėjimas taip pat patvirtina faktą, kad ištisinės fazės fazės perėjimas galėjo įvykti Tan δ smailėje esant išsklaidymo faktoriaus temperatūros kreivėje, aptartoje 5.3.3.
Iš figūros taip pat galima pastebėti, kad esant žemai temperatūrai (25 ° C), kai kurios tamsios HPS dispersinės fazės dalys rodo tam tikrą ryškios spalvos laipsnį, o tai gali būti todėl, kad HPMC fazės dalis yra HPS fazėje, esančioje HPS fazėje, esančioje HP išsklaidytos fazės forma. Vidurys. Atsitiktinai aukštoje temperatūroje (85 ° C) kai kurios mažos tamsios dalelės pasiskirsto ryškiosios spalvos HPMC disperguotoje fazėje, ir šios mažos tamsios dalelės yra ištisinės fazės HPS. Šie stebėjimai rodo, kad HPMC-HPS junginių sistemoje yra tam tikras mezofazės laipsnis, taigi ir rodo, kad HPMC turi tam tikrą suderinamumą su HPS.
5.3.7 HPMC/HPS junginių sistemos fazių perėjimo schema schema
Remiantis klasikiniu polimerų tirpalų ir kompozicinių gelio taškų reologiniu elgesiu [216, 232] ir palyginimu su kompleksais, aptartais dokumente, yra pagrindinis HPMC/HPS kompleksų transformacijos su temperatūroje pagrindinis modelis, kaip parodyta Fig Fig. Fig. Fig. .
5-11 pav. HPMC sol-gelio perėjimo schema (a); HPS (B); ir HPMC/HPS (C)
Buvo daug ištirtas HPMC ir su juo susijusių tirpalo-Gelio perėjimo mechanizmo gelio elgesys [159, 160, 207, 208]. Vienas iš plačiai pripažintų yra tai, kad HPMC grandinės yra tirpale surinktų pluoštų pavidalu. Šios klasteriai yra sujungti apvyniojant kai kurias nepaliestas ar mažai tirpias celiuliozės struktūras ir yra sujungtos su tankiai pakeistomis regionais hidrofobiniu metilo ir hidroksilo grupių agregacija. Esant žemai temperatūrai, vandens molekulės sudaro į narvą panašias struktūras, esančias už metil hidrofobinių grupių, ir vandens apvalkalo struktūras už hidrofilinių grupių, tokių kaip hidroksilo grupės, neleidžiant HPMC sudaryti tarpchainio vandenilio ryšius žemoje temperatūroje. Pakilus temperatūrai, HPMC sugeria energiją, o šios vandens narvų ir vandens apvalkalo struktūros nutrūksta, o tai yra tirpalo gelio perėjimo kinetika. Vandens narvo ir vandens apvalkalo plyšimas mato metilo ir hidroksipropilo grupes vandeninėje aplinkoje, todėl žymiai padidėjo laisvas tūris. Esant aukštesnei temperatūrai, dėl hidrofobinių hidrofobinių grupių ir hidrofilinių hidrofilinių grupių asociacijos, galutinai suformuota trimatis gelio tinklo struktūra, kaip parodyta 5-11 paveiksle (a).
Po krakmolo želatinizacijos amilozė ištirpsta iš krakmolo granulių, kad sudarytų tuščiavidurį vieną spiralinę struktūrą, kuri yra nuolat suvyniota ir pagaliau pateikia atsitiktinių ritinių būseną. Ši vieno spiralės struktūra iš vidaus sudaro hidrofobinę ertmę iš vidaus ir hidrofilinį paviršių išorėje. Ši tanki krakmolo struktūra suteikia geresnį stabilumą [230–232]. Todėl HPS egzistuoja kintamų atsitiktinių ritinių pavidalu su kai kuriais iš ištemptų spiralinių segmentų vandeniniame tirpale aukštoje temperatūroje. Mažėjant temperatūrai, vandenilio jungtys tarp HPS ir vandens molekulių yra sulaužytos ir prarandamas surištas vanduo. Galiausiai dėl vandenilio jungčių susidarymo tarp molekulinių grandinių susidaro trimatė tinklo struktūra ir susidaro gelis, kaip parodyta 5-11 (b) paveiksle.
Paprastai, kai padidėja du komponentai, turintys labai skirtingą klampumą, didelio klampumo komponentas paprastai sudaro išsklaidytą fazę ir yra išsklaidytas ištisinėje žemo klampumo komponento fazėje. Esant žemai temperatūrai, HPMC klampumas yra žymiai mažesnis nei HPS. Todėl HPMC sudaro ištisinę fazę, supančią aukšto klampumo HPS gelio fazę. Dviejų fazių kraštuose hidroksilo grupės HPMC grandinėse praranda dalį surišto vandens ir sudaro tarpmolekulinius vandenilio ryšius su HPS molekulinėmis grandinėmis. Šildymo proceso metu HPS molekulinės grandinės judėjo dėl pakankamai energijos ir sudarė vandenilio ryšius su vandens molekulėmis, todėl gelio struktūra plyšta. Tuo pačiu metu HPMC grandinės vandens narvelio struktūra ir vandens apvalkalo struktūra buvo sunaikinta ir palaipsniui plyšta, kad būtų galima atskleisti hidrofilines grupes ir hidrofobines grupes. Esant aukštai temperatūrai, HPMC sudaro gelio tinklo struktūrą dėl tarpmolekulinių vandenilio jungčių ir hidrofobinių ryšių, todėl tampa didelio klampumo išsklaidytos fazės, išsklaidytos HPS ištisinėje atsitiktinių ritinių fazėje, kaip parodyta 5-11 (c) paveiksle. Todėl HPS ir HPMC dominavo atitinkamai žemoje ir aukštoje temperatūroje atitinkamai kompozicinių gelių reologinėse savybėse, gelio savybės ir fazių morfologija.
Hidroksipropilo grupių įvedimas į krakmolo molekules sulaužo savo vidinę intramolekulinės vandenilio jungčių struktūrą, kad želatinizuotos amilozės molekulės būtų patinusios ir ištemptos, o tai padidina efektyvų molekulių hidratacijos tūrį ir slopina krakmolo molekulių tendenciją atsitiktinai įterpti į grėsmę atsitiktinai įterpti į grėsmę atsitiktinai priežastimi, o tai atsitiktinai įsibėgėja į grėsmę į grėsmę atsitiktinai priežastimi, o tai atsitiktinai įsibėgėja į grėsmę į grėsmę atsitiktinai įterpti į grėsmę į grėsmę atsitiktinai įterpti į grėsmę į grėsmę atsitiktinai įterpti į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę į grėsmę atsitiktinai. vandeniniame tirpale [362]. Todėl didelių gabaritų ir hidrrofilinių hidroksipropilo savybių apsunkina amilozės molekulinių grandinių rekombinaciją ir sudėtingą kryžminimo regionų susidarymą [233]. Todėl, mažėjant temperatūrai, palyginti su vietiniu krakmolu, HPS paprastai sudaro laisvesnę ir minkštesnę gelio tinklo struktūrą.
Padidėjus hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, HPS tirpale yra daugiau ištemptų spiralinių fragmentų, kurie gali sudaryti daugiau tarpmolekulinių vandenilio jungčių su HPMC molekuline grandine dviejų fazių riboje, taip sudarant vienodesnę struktūrą. Be to, hidroksipropilacija sumažina krakmolo klampumą, o tai sumažina klampumo skirtumą tarp HPMC ir HPS formuluotėje. Todėl HPMC/HPS kompleksinės sistemos fazių perėjimo taškas keičiasi į žemą temperatūrą, padidėjus HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui. Tai gali patvirtinti staigus klampumo pokytis, kai rekonstruotų mėginių temperatūra 5.3.4.
5.4 Skyriaus santrauka
Šiame skyriuje buvo paruošti HPMC/HPS sudėtiniai tirpalai su skirtingais HPS hidroksipropilo pakaitiniais laipsniais, o HPMC/HPS/HPS šaltojo ir karšto gelinio junginio sistemos reologinėms savybėms HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsnis buvo ištirtas. HPMC/HPS šalto ir karšto gelio kompozicinės sistemos fazių pasiskirstymas buvo ištirtas jodo dažymo optinio mikroskopo analizėje. Pagrindinės išvados yra šios:
- Kambario temperatūroje HPMC/HPS junginio tirpalo klampumas ir šlyties plonėjimas sumažėjo padidėjus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniui. Taip yra daugiausia todėl, kad hidroksipropilo grupės įvedimas į krakmolo molekulę sunaikina jos intramolekulinę vandenilio ryšių struktūrą ir pagerina krakmolo hidrofiliškumą.
- Kambario temperatūroje HPMC/HPS junginių tirpalų, esančių HPMC/HPS junginių tirpalams, kilimo klampumas H0, srauto indeksas N ir klampumo koeficientas K turi įtakos HPMC ir hidroksipropilinimas. Padidėjus HPMC kiekiui, nulinio šlyties klampos H0 mažėja, srauto indeksas N padidėja, o klampumo koeficientas k mažėja; Nulio šlyties klampumas H0, srauto indeksas N ir grynasis HP klampumo koeficientas K padidėja su hidroksilu, padidėjus propilo pakeitimo laipsniui, jis tampa mažesnis; Tačiau jungtinės sistemos nulinio šlyties klampumo H0 sumažėja didėjant pakaitalų laipsniui, o srauto indeksas N ir klampumo konstanta K padidėja didėjant pakaitalų laipsniui.
- Kirpimo metodas su priešpriešinimu ir trijų pakopų tiakotropija gali tiksliau atspindėti sudėtinio tirpalo klampumą, srauto savybes ir tiokotropiją.
- Linijinė HPMC/HPS junginių sistemos viskoelastinė sritis susiaurėja sumažėjus hidroksipropilo pakaitalo HPS laipsniui.
- Šioje šaltai karšto gelio junginio sistemoje HPMC ir HPS gali sudaryti ištisines fazes atitinkamai žemoje ir aukštoje temperatūroje. Šis fazės struktūros pokytis gali reikšmingai paveikti sudėtingo gelio klampumą, viskoelastines savybes, priklausomybę nuo dažnio ir gelio savybių.
- Kaip išsklaidytos fazės, HPMC ir HPS gali nustatyti atitinkamai HPMC/HPS junginių sistemų reologines ir gelio savybes atitinkamai aukštoje ir žemoje temperatūroje. HPMC/HPS kompozicinių mėginių viskoelastinės kreivės atitiko HPS žemoje temperatūroje ir HPMC aukštoje temperatūroje.
- Skirtingas krakmolo struktūros cheminio modifikavimo laipsnis taip pat turėjo didelę įtaką gelio savybėms. Rezultatai rodo, kad sudėtingas klampumas, laikymo modulis ir nuostolių modulis sumažėja didėjant HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniui. Therefore, hydroxypropylation of native starch can disrupt its ordered structure and increase the hydrophilicity of starch, resulting in a soft gel texture.
- Hidroksipropilinimas gali sumažinti krakmolo tirpalų, esančių žemoje temperatūroje, ir skysčio panašaus elgesio aukštoje temperatūroje. Esant žemai temperatūrai, N ′ ir N ″ vertės tapo didesnės padidėjus HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui; Esant aukštai temperatūrai, N ′ ir N ″ vertės tapo mažesnės, padidėjus HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui.
- Nustatytas ryšys tarp mikrostruktūros, reologinių HPMC/HPS kompozicinės sistemos gelio savybių. Tiek staigus sudėtingos sistemos klampumo kreivės pokytis, tiek TAN δ smailė nuostolių faktoriaus kreivėje atsiranda 45 ° C temperatūroje, o tai atitinka bendros nuolatinės fazės fenomeną, stebimą mikrografe (esant 45 ° C).
Apibendrinant galima pasakyti, kad HPMC/HPS šalto karšto gelio kompozicinė sistema pasižymi specialia temperatūros kontroliuojama fazės morfologija ir savybės. Atliekant įvairias krakmolo ir celiuliozės chemines modifikacijas, HPMC/HPS šalto ir karšto gelio junginių sistemai gali būti naudojama didelės vertės išmaniųjų medžiagų kūrimui ir pritaikymui.
Iš 5 skyriaus galima pastebėti, kad jungtinės sistemos komponentų cheminės struktūros pasikeitimas nustato reologinių savybių, gelio savybių ir kitų junginių sistemos apdorojimo savybių skirtumą. Bendras našumas daro didelę įtaką.
Šiame skyriuje pagrindinis dėmesys skiriamas komponentų cheminės struktūros įtakai HPMC/HPS kompozicinės membranos mikrostruktūrai ir makroskopinėms savybėms. Kartu su 5 skyriaus įtaka kompozicinės sistemos reologinėms savybėms, HPMC/HPS kompozicinės sistemos reologinės savybės yra nustatytos- ryšys tarp plėvelės savybių.
6.1 Medžiagos ir įranga
6.1.1 Pagrindinė eksperimentinė medžiaga
6.1.2 Pagrindiniai instrumentai ir įranga
6.2 Eksperimentinis metodas
6.2.1 HPMC/HPS kompozicinių membranų paruošimas su skirtingais HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniais
Bendra junginio tirpalo koncentracija yra 8% (m/m), HPMC/HPS junginio santykis yra 10: 0, 5: 5, 0:10, plastifikatorius yra 2,4% (m/m) polietilenglikolio, valgomojo composite film of HPMC/HPS was prepared by casting method. Konkrečią paruošimo metodą žr. 3.2.1.
6.2.2 HPMC/HPS kompozicinių membranų mikrodomenų struktūra, turinti skirtingus HPS hidroksipropilo pakaitų laipsnius
Mažas angelo rentgeno spindulių išsibarstymas (SAXS) reiškia išsibarstymo reiškinį, kurį sukelia rentgeno spindulio spindulys, apšviečiantis mėginį, atliekant bandomąjį mažu kampu, esančiu arti rentgeno spindulio. Remiantis nanoskalės elektronų tankio skirtumu tarp sklaidytuvo ir aplinkinės terpės, mažo kampo rentgeno spindulių sklaida dažniausiai naudojama tiriant kietas, koloidines ir skystas polimerų medžiagas nanoskalės diapazone. Palyginti su plataus kampo rentgeno spindulių difrakcijos technologija, SAXS gali gauti struktūrinę informaciją didesniu mastu, kuris gali būti naudojamas analizuoti polimerų molekulinių grandinių, ilgalaikių struktūrų konformaciją, polimerų kompleksinių sistemų fazių struktūrą ir fazių pasiskirstymą ir fazių pasiskirstymą. . „Synchrotron“ rentgeno šviesos šaltinis yra naujo tipo aukšto našumo šviesos šaltinis, turintis didelio grynumo, aukšto poliarizacijos, siauros impulsų, didelio ryškumo ir aukšto kolimacijos pranašumus, todėl jis gali greičiau gauti nanoskalės struktūrinę medžiagų struktūrinę informaciją. ir tiksliai. Išmatuotos medžiagos SAXS spektro analizė gali kokybiškai gauti elektronų debesies tankio vienodumą, vienfazio elektronų debesies tankio vienodumą (teigiamas nukrypimas nuo porodo ar Debye teoremos) ir dviejų fazių sąsajos (neigiamas nukrypimas nuo porodo nukrypimo nuo porodo arba Debye teorema). ), „Scatter“ savęs panašumas (nesvarbu, ar jis turi fraktalines ypatybes), išsklaidytuvo dispersija (monodispersiškumas ar polidispersiškumas, kurį nustato Guinier) ir kita informacija, taip pat kiekybiškai galima gauti išsklaidytuvą fraktalinį matmenį, gyracijos spindulį ir vidutinį pakartotinio vienetų sluoksnį. Storis, vidutinis dydis, sklaidytuvo tūrio dalis, specifinis paviršiaus plotas ir kiti parametrai.
6.2.2.2 Bandymo metodas
Australijos sinchrotrono spinduliuotės centre (Clayton, Victoria, Australia), pažengusį pasaulio trečiosios kartos sinchrotrono spinduliuotės šaltinį („Flux 1013“ fotonai/S, bangos ilgis 1,47 Å) buvo naudojamas mikro-domaino struktūrai ir kitai susijusiems kompozicinėms medžiagoms nustatyti ir kita susijusi informacija apie kompoziciją. Filmas. Tiriamojo mėginio dvimatį išsklaidymo modelį surinko „Pilatus 1M“ detektorius (169 × 172 μm plotas, 172 × 172 μm pikselio dydis), o išmatuoto mėginio diapazonas buvo 0,015 <q <0,15 Å-1 ((). Q yra išsklaidymo vektorius) Vidinė vienmatis mažo kampo rentgeno spindulių išsklaidymo kreivė gaunama iš dvimatės sklaidos modelio, naudojant „ScatterBrain“ programinę įrangą, o sklaidos vektoriaus q ir išsklaidymo kampą 2 konvertuojamos formulės I /, formulė /,. Kur yra rentgeno bangos ilgis. Visi duomenys buvo iš anksto normalizuojami prieš duomenų analizę.
6.2.3 HPMC/HPS kompozicinių membranų, turinčių skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį
6.2.3.1 Termogravimetrinės analizės principas
Tas pats kaip 3.2.5.1
6.2.3.2 Bandymo metodas
Žr. 3.2.5.2
6.2.4 HPMC/HPS kompozicinių plėvelių tempimo savybės, turinčios skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį
6.2.4.1 Tempilinės nuosavybės analizės principas
Tas pats kaip 3.2.6.1
6.2.4.2 Bandymo metodas
Žr. 3.2.6.2
Naudojant ISO37 standartą, jis supjaustomas į hantelio formos smaigalius, kurių bendras ilgis yra 35 mm, atstumas tarp žymėjimo linijų yra 12 mm, o plotis-2 mm. All test specimens were equilibrated at 75% humidity for more than 3 d.
6.2.5 HPMC/HPS kompozicinių membranų deguonies pralaidumas, turintis skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį
6.2.5.1 Deguonies pralaidumo analizės principas
Tas pats kaip 3.2.7.1
6.2.5.2 Bandymo metodas
Žr. 3.2.7.2
6.3 Rezultatai ir diskusija
6.3.1 HPMC/HPS kompozicinių plėvelių, turinčių skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, kristalų struktūros analizė
6-1 paveiksle pavaizduoti mažo kampo rentgeno spindulių išsklaidymo spektrai HPMC/HPS kompozicinės plėvelės, turinčios skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį. Iš figūros matyti, kad santykinai didelio masto Q> 0,3 Å (2θ> 40) diapazone akivaizdžiose būdingose smailėse atsiranda visuose membranos mėginiuose. Iš gryno komponento plėvelės rentgeno spinduliuotės modelio (6-1A pav.) Grynas HPMC turi stiprų rentgeno spindulių išsklaidymo charakteristiką, esančią 0,569 Å, tai rodo, kad HPMC turi rentgeno spindulių sklaidos smailę plačiakampyje. Regionas 7,70 (2θ> 50). Kristalų būdingos smailės, rodančios, kad HPMC čia turi tam tikrą kristalinę struktūrą. Tiek gryni A939, tiek A1081 krakmolo plėvelės mėginiai pasižymėjo atskira rentgeno spindulių sklaidos smailė, esanti 0,397 Å, tai rodo, kad HPS turi kristalinę charakteristiką smailiojo smailėje plačiakampyje 5,30, o tai atitinka B tipo kristalinę krakmolo smailę. Iš figūros galima aiškiai pamatyti, kad A939 su mažu hidroksipropilo pakaitalu turi didesnį smailės plotą nei A1081 su dideliu pakeitimu. Taip yra daugiausia todėl, kad hidroksipropilo grupės įvedimas į krakmolo molekulinę grandinę sulaužo originalią krakmolo molekulių užsakytą struktūrą, padidina pertvarkymo ir kryžminio ryšio sunkumus tarp krakmolo molekulinių grandinių ir sumažina krakmolo perkristalizacijos laipsnį. Padidėjus hidroksipropilo grupės pakeitimo laipsniui, akivaizdesnis yra slopinamasis hidroksipropilo grupės poveikis krakmolo perkristalizavimui.
Tai galima pamatyti iš kompozicinių mėginių mažo kampo rentgeno spindulių išsklaidymo spektrų (6-1b pav.), Kad visos HPMC-HPS kompozicinės plėvelės parodė akivaizdžius būdingus smailus esant 0,569 Å ir 0,397 Å, atitinkančioms 7,70 HPMC kristalų kristalą. būdingos smailės. HPMC/A939 kompozicinės plėvelės HPS kristalizacijos didžiausias plotas yra žymiai didesnis nei HPMC/A1081 kompozicinės plėvelės. Pertvarkymas yra slopinamas, o tai atitinka HPS kristalizacijos smailės ploto variacijas su hidroksipropilo pakeitimo laipsniu grynose komponentinėse plėvelėse. Kristalinio smailės plotas, atitinkantis HPMC, esant 7,70, esant kompozicinėms membranoms, turinčioms skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, daug nepasikeitė. Palyginti su grynų komponentų mėginių spektru (5-1A pav.), HPMC kristalizacijos smailės ir HPS kristalizacijos smailių sritys sumažėjo sumažėjusios, o tai parodė, kad derinant abu, tiek HPMC, tiek HPS gali būti veiksmingi. kita grupė. Filmo atskyrimo medžiagos perkristalizacijos reiškinys vaidina tam tikrą slopinantį vaidmenį.
6-1 pav. HPMC/HPS SAXS spektrai maišo plėveles su įvairiais hidroksipropilo pakeitimo HPS laipsniu
Apibendrinant galima pasakyti, kad padidėjęs HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnis ir abiejų komponentų jungimas gali slopinti HPMC/HPS kompozicinės membranos perkristalizacijos fenomeną. Padidėjęs hidroksipropilo pakeitimo laipsnis HP, daugiausia slopino HP perkristalizaciją kompozicinėje membranoje, o dviejų komponentų junginys atliko tam tikrą slopinantį vaidmenį perkristalinant HPS ir HPMC kompozicinėje membranoje.
6.3.2 HPMC/HPS kompozicinių membranų, turinčių skirtingus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnius, savarankiškos fraktalinės struktūros analizė
Vidutinis polisacharidų molekulių, tokių kaip krakmolo molekulės ir celiuliozės molekulės, grandinės ilgis (R) yra 1000–1500 nm diapazonas, o Q yra 0,01–0,1 Å-1, o Qr >> 1. Pagal. Porod formulė, polisacharidų plėvelės pavyzdžiai gali būti matomi ryšys tarp mažo kampo rentgeno spindulių sklaidos intensyvumo ir sklaidos kampo:
Tarp to aš (q) esu mažo kampo rentgeno spindulių sklaidos intensyvumas;
Q yra išsibarstymo kampas;
α yra porod nuolydis.
Porod nuolydis α yra susijęs su fraktaline struktūra. Jei α <3, tai rodo, kad medžiagos struktūra yra gana laisva, sklaidytuvo paviršius yra lygus ir yra masės fraktalas, o jo fraktalinis matmuo d = α; Jei 3 <α <4, tai rodo, kad medžiagos struktūra yra tanki, o sklaidytuvas yra grubus, tai yra paviršiaus fraktalas, o jo fraktalinis matmuo d = 6 - α.
6-2 paveiksle pavaizduoti HPMC/HPS kompozicinių membranų LNI (q) -lnq brėžiniai, turintys skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį. Iš figūros galima pastebėti, kad visi mėginiai turi savarankišką fraktalinę struktūrą tam tikrame diapazone, o porod nuolydis α yra mažesnis nei 3, tai rodo, kad sudėtinė plėvelė pasižymi masės fraktalu, o kompozicinės plėvelės paviršius yra santykinai santykinai. lygus. HPMC/HPS kompozicinių membranų, turinčių skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, masės fraktaliniai matmenys parodytos 6-1 lentelėje.
6-1 lentelėje pateiktas HPMC/HPS kompozicinių membranų fraktalinis matmuo, turintis skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį. Iš lentelės galima pastebėti, kad gryniems HPS mėginiams A939 fraktalinis matmuo, pakeistas žemu hidroksipropilu, yra daug didesnis nei A1081, pakeistas aukštu hidroksipropilu, o tai rodo, kad padidėjus hidroksipropilo pakaitalui, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje, membranoje. Savarankiškos struktūros tankis žymiai sumažėja. Taip yra todėl, kad hidroksipropilo grupių įvedimas ant krakmolo molekulinės grandinės žymiai trukdo abipusiam HPS segmentų surišimui, todėl sumažėja savarankiškos struktūros tankis plėvelėje. Hidrofilinės hidroksipropilo grupės gali sudaryti tarpmolekulinius vandenilio ryšius su vandens molekulėmis, sumažindamos molekulinių segmentų sąveiką; Didesnės hidroksipropilo grupės riboja rekombinaciją ir kryžminį ryšį tarp krakmolo molekulinių segmentų, taigi, didėjant hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, HPS sudaro laisvesnę savarankišką struktūrą.
HPMC/A939 junginių sistemai HPS fraktalinis matmuo yra didesnis nei HPMC, tai yra todėl, kad krakmolas perkristalizuoja, o tarp molekulinių grandinių susidaro labiau užsakyta struktūra, dėl kurios membranoje yra savaime suprantama struktūra membranoje. . Didelis tankis. Sudėtinio mėginio fraktalinis matmuo yra mažesnis nei dviejų grynų komponentų, nes sudedant abipusį abiejų komponentų molekulinių segmentų jungimąsi, todėl mažėja savarankiškų struktūrų tankis. Priešingai, HPMC/A1081 junginių sistemoje HPS fraktalinis matmuo yra daug mažesnis nei HPMC. Taip yra todėl, kad hidroksipropilo grupių įvedimas krakmolo molekulėse žymiai slopina krakmolo perkristalinimą. Savarankiška medienos struktūra yra labiau neskani. Tuo pačiu metu HPMC/A1081 junginio mėginio fraktalinis matmuo yra didesnis nei gryno HPS, kuris taip pat labai skiriasi nuo HPMC/A939 junginių sistemos. Savaime panaši struktūra, į grandinę panašios HPMC molekulės gali patekti į jos laisvos struktūros ertmę, taip pagerindamos HPS savarankiškos struktūros tankį, o tai taip pat rodo, kad HP, turintys aukštą hidroksipropilo pakaitalą su HPMC. ingredientai. Remiantis reologinių savybių duomenimis, galima pastebėti, kad hidroksipropilinimas gali sumažinti krakmolo klampumą, taigi sudėtinio proceso metu klampumo skirtumas tarp dviejų komponentų, esančių junginių sistemoje, yra palankesnis formuojant homogenišką homogenišką formavimąsi homogeniško formavimo. junginys.
6-2 pav. LNI (q) -lnq modeliai ir jo tinkamos kreivės HPMC/HPS maišo plėveles su įvairiais hidroksipropilo pakaitiniais HPS pakaitiniu laipsniu HPS.
6-1 lentelė.
Kompozitinėms membranoms, kurių sudėties santykis yra tas pats, fraktalinis matmenys taip pat mažėja didėjant hidroksipropilo grupės pakaitalų laipsniui. Hidroksipropilo įvedimas į HPS molekulę gali sumažinti abipusį polimerų segmentų jungimąsi jungtinėse sistemose ir taip sumažinti kompozicinės membranos tankį; HPS su aukštu hidroksipropilo pakaitalu turi geresnį suderinamumą su HPMC, lengviau formuojama vienoda ir tankiu junginiu. Todėl kompozicinės membranos savarankiškos struktūros tankis mažėja padidėjus HPS pakaitalo laipsniui, o tai yra HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnio bendro įtakos rezultatas ir dviejų komponentų suderinamumas kompozitoje. sistema.
6.3.3 HPMC/HPS kompozicinių plėvelių šiluminio stabilumo analizė su skirtingais HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniais
Termogravimetrinis analizatorius buvo naudojamas HPMC/HPS valgomųjų kompozicinių plėvelių, turinčių skirtingą hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, šiluminį stabilumą. 6-3 paveiksle pavaizduota kompozicinių plėvelių, turinčių skirtingą hidroksipropilo pakeitimo HPS, svorio netekimo greičio kreivę ir jos svorio praradimo greičio kreivę (DTG). Iš TGA kreivės 6-3 (a) pav. TGA kreivės galima pastebėti, kad kompoziciniai membranos mėginiai su skirtingais HPS hidroksipropilo pakaitiniais laipsniais. Padidėjus temperatūrai, yra du akivaizdūs termogravimetrinių pokyčių stadijos. Pirma, yra nedidelis svorio metimo stadija esant 30 ~ 180 ° C, o tai daugiausia lemia vandens, adsorbuoto polisacharidų makromolekulė, lakatavimas. Yra didelė svorio metimo fazė esant 300 ~ 450 ° C, tai yra tikroji šiluminio skilimo fazė, kurią daugiausia sukelia šiluminis HPMC ir HPS skilimas. Iš figūros taip pat galima pastebėti, kad HPS svorio netekimo kreivės, turinčios skirtingą hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, yra panašūs ir žymiai skiriasi nuo HPMC. Tarp dviejų tipų svorio metimo kreivių, skirtų gryniems HPMC ir gryniems HPS mėginiams.
Iš DTG kreivių, pateiktų 6-3 (b) paveiksle, galima pastebėti, kad grynų HP, turinčių skirtingą hidroksipropilo pakaitalų laipsnį, šiluminio skilimo temperatūra yra labai artima, o šilumos skilimo smailė A939 ir A081 mėginiai yra 310 ° C temperatūroje. ir 305 ° C, atitinkamai gryno HPMC mėginio šiluminio skilimo smailės temperatūra yra žymiai aukštesnė nei HPS, o jo smailės temperatūra yra 365 ° C; HPMC/HPS kompozicinė plėvele DTG kreivėje yra dvi šiluminio skilimo smailės, atitinkančios HPS ir HPMC šiluminį skilimą. Būdingos smailės, kurios rodo, kad kompozicinėje sistemoje yra tam tikras fazių atskyrimo laipsnis, kurio sudėtinis santykis yra 5: 5, o tai atitinka sudėtinės plėvelės šiluminio skilimo rezultatus, kurių sudėtinis santykis yra 5: 5 3 skyriuje, 3 skyriuje. . HPMC/A1081 kompozicinių plėvelės mėginių šiluminio skilimo didžiausia temperatūra buvo atitinkamai 306 ° C ir 363 ° C. Kompozitinių plėvelės mėginių didžiausia temperatūra buvo perkelta į žemesnę temperatūrą nei gryno komponentų mėginiai, o tai parodė, kad buvo sumažintas kompozicinių mėginių šiluminis stabilumas. Mėginiams, kurių sudėties santykis yra tas pats, šiluminio skilimo smailės temperatūra sumažėjo padidėjus hidroksipropilo pakaitiniam laipsniui, tai rodo, kad sudėtinės plėvelės šiluminis stabilumas sumažėjo padidėjus hidroksipropilo pakaitalo pakaitalų laipsniui. Taip yra todėl, kad hidroksipropilo grupių įvedimas į krakmolo molekules sumažina molekulinių segmentų sąveiką ir slopina tvarkingą molekulių pertvarkymą. Tai atitinka rezultatus, kad savarankiškų struktūrų tankis mažėja didėjant hidroksipropilo pakeitimo laipsniui.
6-3 pav. TGA kreivės (A) ir jų išvestinės (DTG) kreivės (B) HPMC/HPS maišo plėveles su įvairiais hidroksipropilo pakaitiniais HPS laipsniu HPS.
6.3.4 Mechaninės savybės HPMC/HPS kompozicinių membranų analizė su skirtingais HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniais
6-5 pav. HPMC/HPS plėvelių tempimo savybės su įvairiais hidroksipropilo pakeitimo laipsniais HPS laipsnis HPS
HPMC/HPS kompozicinių plėvelių tempimo savybės, turinčios skirtingus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnius, buvo patikrintos mechaninės savybės analizatoriumi 25 ° C temperatūroje ir 75% santykine drėgme. 6-5 paveiksluose pavaizduotas elastinis modulis (A), pailgėjimas per pertrauką (B) ir kompozicinių plėvelių, turinčių skirtingą HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, tempimo stiprumą (C). Iš figūros matyti, kad HPMC/A1081 junginių sistemai, padidėjus HPS kiekiui, kompozicinės plėvelės elastinis modulis ir tempimo stipris palaipsniui mažėjo, o pailgėjimas per pertrauką žymiai padidėjo, o tai atitiko 3,3. 5 vidutinės ir aukštos drėgmės. Kompozicinių membranų, kurių skirtingais junginių santykiais, rezultatai buvo nuoseklūs.
Grynoms HPS membranoms tiek elastinis modulis, tiek tempimo stiprumas padidėjo mažėjant HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, o tai rodo, kad hidroksipropilacija sumažina kompozicinės membranos standumą ir pagerina jo lankstumą. Taip yra daugiausia todėl, kad padidėjus hidroksipropilo pakaitalo laipsniui, padidėja HPS hidrofiliškumas, o membranos struktūra tampa vis mažesnė. Ray sklaidos testas. Tačiau pailgėjimas per pertrauką mažėja sumažėjus HPS hidroksipropilo grupės pakaitinio laipsnio, daugiausia dėl to, kad hidroksipropilo grupės įvedimas į krakmolo molekulę gali slopinti krakmolo perkristalizaciją. Rezultatai atitinka padidėjimą ir sumažėjimą.
HPMC/HPS kompozicinei membranai su tuo pačiu junginio santykiu membranos medžiagos elastinis modulis padidėja mažėjant HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, ir tempimo stiprumo ir pailgėjimo metu, sumažėjus pakaitalo laipsniui. Verta paminėti, kad kompozicinių membranų mechaninės savybės visiškai skiriasi, atsižvelgiant į sudėtinį santykį su skirtingais HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniais. Taip yra daugiausia todėl, kad kompozicinės membranos mechanines savybes ne tik paveikia HPS pakaitinio laipsnio membranos struktūros laipsnis, bet ir suderinamumas tarp komponentų jungtinės sistemos. HPS klampumas mažėja didėjant hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, palankiau formuoti vienodą junginį, sudedant.
6.3.5 HPMC/HPS kompozicinių membranų deguonies pralaidumo analizė su skirtingais HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsniais
Deguonies sukelta oksidacija yra pradinis etapas daugeliu atvejų, kai sukelia maisto sugadinimą, todėl valgomos kompozicinės plėvelės, turinčios tam tikras deguonies barjero savybes, gali pagerinti maisto kokybę ir prailginti maisto tinkamumo laiką [108, 364]. Todėl buvo išmatuoti HPMC/HPS kompozicinių membranų, turinčių skirtingus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnius, deguonies perdavimo greitis buvo išmatuoti, o rezultatai parodyti 5-6 paveiksle. Iš figūros matyti, kad visų grynų HPS membranų deguonies pralaidumas yra daug mažesnis nei grynų HPMC membranų, tai rodo, kad HPS membranos turi geresnes deguonies barjerų savybes nei HPMC membranos, o tai atitinka ankstesnius rezultatus. Grynoms HPS membranoms, turinčioms skirtingą hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, deguonies perdavimo greitis padidėja didėjant pakaitalų laipsniui, o tai rodo, kad plotas, kuriame didėja plotas, kuriame deguonies skverbiasi membranos medžiagoje. Tai atitinka mažo kampo rentgeno spindulių išsibarstymo mikrostruktūros analizę, kad membranos struktūra tampa laisvesnė padidėjus hidroksipropilo pakaitalui, todėl deguonies prasiskverbimo kanalas membranoje tampa didesnis, o deguonis membranoje membranoje-deguonis membranoje. Plokštėja didėjant plotui, deguonies perdavimo greitis taip pat palaipsniui didėja.
6-6 pav. HPS/HPMC plėvelių deguonies pralaidumas su įvairiais hidroksipropilo pakaitiniais HPS laipsniu HPS
Kompozicinėms membranoms, turinčioms skirtingus HPS hidroksipropilo pakaitinių laipsnius, deguonies perdavimo greitis mažėja didėjant hidroksipropilo pakaitinio laipsnio padidėjimui. Taip yra daugiausia todėl, kad 5: 5 junginių sistemoje HPS egzistuoja išsklaidytos fazės pavidalu žemo klampumo HPMC ištisinėje fazėje, o HPS klampumas mažėja didėjant hidroksipropilo pakaitalų laipsniui. Kuo mažesnis klampumo skirtumas, tuo labiau palankesnis homogeninio junginio susidarymas, tuo labiau kankinanti deguonies prasiskverbimo kanalas membranos medžiagoje ir kuo mažesnis deguonies perdavimo greitis.
Šiame skyriuje HPMC/HPS valgomosios kompozicinės plėvelės buvo paruoštos liejant HPS ir HPMC su skirtingais hidroksipropilo pakaitalų laipsniais ir pridedant polietilenglikolio kaip plastifikatoriaus. Skirtingų HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnių poveikis kompozicinės membranos kristalų struktūrai ir mikrodomenų struktūrai buvo tiriamas naudojant sinchrotrono radiacijos mažo kampo rentgeno spindulių sklaidos technologiją. Skirtingų HPS hidroksipropilo pakaitinių laipsnių poveikis kompozicinių membranų šiluminiam stabilumui, mechaninėms savybėms ir deguonies pralaidumui ir jų dėsniams buvo tiriami termogravimetrinio analizatoriaus, mechaninės savybių testerio ir deguonies pralaidumo testerio. Pagrindinės išvados yra šios:
- HPMC/HPS kompozicinės membranos, turinčios tą patį junginių santykį, padidėjus hidroksipropilo pakaitalo laipsniui, kristalizacijos smailės plotas, atitinkantis HPS, mažėja 5.30 val., O kristalizacijos smailė, atitinkanti HPMC, esant 7,70, nesikeičia, tai rodo, kad kristalizacijos smailė, atitinkanti HPMC, esant 7,70, nesikeičia, tai rodo, kad kristalizacijos smailė, atitinkanti HPMC, esant 7,70. Krakmolo hidroksipropilinimas gali slopinti krakmolo perkristalinimą kompozicinėje plėvelėje.
- Compared with the pure component membranes of HPMC and HPS, the crystallization peak areas of HPS (5.30) and HPMC (7.70) of the composite membranes are reduced, which indicates that through the combination of the two, both HPMC and HPS can be effective in Kompozicinės membranos. Kito komponento perkristalizavimas vaidina tam tikrą slopinantį vaidmenį.
- Visos HPMC/HPS kompozicinės membranos parodė savaime panašią masės fraktalinę struktūrą. Kompozitinėms membranoms, kurių santykis yra tas pats, membranos medžiagos tankis žymiai sumažėjo padidėjus hidroksipropilo pakaitalo laipsniui; Mažas HPS hidroksipropilo pakeitimas Kompozicinės membranos medžiagos tankis yra žymiai mažesnis nei dviejų-Pure komponentų medžiagos, tuo tarpu kompozicinės membranos medžiagos tankis, turintis aukštą HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsnį, yra didesnis nei grynos HPS membranos, kuri yra, tai yra. Daugiausia dėl to, kad tuo pačiu metu paveiktas kompozicinės membranos medžiagos tankis. The effect of HPS hydroxypropylation on the reduction of polymer segment binding and the compatibility between the two components of the compound system.
- HPS hidroksipropilinimas gali sumažinti HPMC/HPS kompozicinių plėvelių šiluminį stabilumą, o kompozicinių plėvelių šiluminio skilimo smailės temperatūra keičiasi į žemos temperatūros sritį, padidėjus hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, todėl hidroksipropilo grupėje krakmolo molekulėse. Įvadas sumažina molekulinių segmentų sąveiką ir slopina tvarkingą molekulių pertvarkymą.
- Grynos HPS membranos elastinis modulis ir tempimo stiprumas sumažėjo padidėjus HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, o pailgėjimas pertraukėlėje padidėjo. Taip yra daugiausia todėl, kad hidroksipropilinimas slopina krakmolo perkristalinimą ir daro kompozicinę plėvelę laisvesnę struktūrą.
- Elastinis HPMC/HPS kompozicinės plėvelės elastinis modulis sumažėjo padidėjus HPS hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, tačiau padidėjo tempimo stiprumas ir pailgėjimas per pertrauką, nes kompozicinės plėvelės mechaninės savybės neturėjo įtakos HPS hidroksipropilo pakaitalo laipsniui. Be įtakos, tai taip pat turi įtakos ir dviejų junginių sistemos komponentų suderinamumas.
- Gryno HP deguonies pralaidumas padidėja didėjant hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, nes hidroksipropilacija sumažina HPS amorfinio regiono tankį ir padidina deguonies prasiskverbimo plotą membranoje; HPMC/HPS kompozicinė membrana Deguonies pralaidumas mažėja didėjant hidroksipropilo pakaitalų laipsniui, tai daugiausia dėl to, kad hiperhidroksipropilintas HPS yra geriau suderinamas su HPMC, dėl kurio padidėja deguonies permezijos kanalo tortuacija komposite membranoje. Sumažėjęs deguonies pralaidumas.
Aukščiau pateikti eksperimentiniai rezultatai rodo, kad HPMC/HPS kompozicinių membranų makroskopinės savybės, tokios kaip mechaninės savybės, šiluminis stabilumas ir deguonies pralaidumas. taip pat komplekso. Ligandų sistemų dviejų komponentų suderinamumo įtaka.
Išvada ir perspektyva
- Išvada
Šiame darbe sudėtingi šiluminis gelis HPMC ir šaltojo gelio HPS ir sukonstruota HPMC/HPS šaltojo ir karšto atvirkštinio gelio junginių sistema. The solution concentration, compounding ratio and shearing effect on the compound system are systematically studied the influence of rheological properties such as viscosity, flow index and thixotropy, combined with the mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, oxygen permeability, light transmission properties and thermal stability of Kompoziciniai plėvelės, paruoštos liejimo metodu. Buvo tiriami išsamios savybės ir jodo vyno dažymas suderinamumu, fazių perėjimu ir fazės morfologija buvo tiriama optinės mikroskopijos metu ir buvo sukurtas ryšys tarp mikrostruktūros ir makroskopinių HPMC/HPS savybių. Siekiant kontroliuoti kompozitų savybes, kontroliuojant HPMC/HPS kompozicinės sistemos fazės struktūrą ir suderinamumą atsižvelgiant į ryšį tarp makroskopinių savybių ir HPMC/HPS kompozicinės sistemos mikromorfologinės struktūros. Tyrinėjant chemiškai modifikuotų HP, turinčių skirtingą laipsnį, poveikį reologinėms savybėms, gelio savybėms, mikrostruktūrai ir makroskopinėms savybėms membranoms, HPMC/HPS/HPS šaltos ir karštos intensyvios gelio sistemos mikrostruktūros ir makroskopinių savybių ryšys. Dviejų ir fizinio modelio ryšys buvo sukurtas siekiant išsiaiškinti geliacijos mechanizmą ir jo įtakos veiksnius bei šalto ir karšto gelio dėsnius sudėtinėje sistemoje. Atitinkami tyrimai padarė šias išvadas.
- HPMC/HPS junginių sistemos junginių santykio keitimas gali žymiai pagerinti tokias reologines savybes kaip HPMC klampumas, sklandumas ir tiokotropija žemoje temperatūroje. Toliau buvo ištirtas ryšys tarp reologinių savybių ir junginių sistemos mikrostruktūros. Konkretūs rezultatai yra tokie:
(1) Esant žemai temperatūrai, junginių sistema yra ištisinė fazės dispersinė fazė „jūros salos“ struktūra, o nuolatinis fazės perėjimas įvyksta 4: 6, sumažėjus HPMC/HPS junginio santykiui. Kai junginių santykis yra didelis (didesnis HPMC kiekis), HPMC, turintis mažą klampumą, yra ištisinė fazė, o HPS yra išsklaidyta fazė. HPMC/HPS junginių sistemai, kai mažo vizualizacijos komponentas yra ištisinė fazė, o didelio klampumo komponentas yra ištisinė fazė, ištisinės fazės klampos indėlis į sudėtinės sistemos klampumą yra žymiai skirtingas. Kai mažo klampumo HPMC yra ištisinė fazė, jungtinės sistemos klampumas daugiausia atspindi nuolatinės fazės klampos indėlį; Kai didelio klampumo HPS yra nuolatinė fazė, HPMC, kaip išsklaidyta fazė, sumažins didelio klampumo HPS klampumą. poveikis. Padidėjus HPS kiekiui ir tirpalo koncentracijai jungtinėse sistemose, palaipsniui didėjo klampumas ir šlyties plonėjimas. HPMC klampumas ir tiakotropija yra subalansuoti kompozicija HPS.
(2) 5: 5 junginių sistemai HPMC ir HPS gali sudaryti ištisines fazes atitinkamai žemoje ir aukštoje temperatūroje. Šis fazės struktūros pokytis gali reikšmingai paveikti sudėtingo gelio klampumą, viskoelastines savybes, priklausomybę nuo dažnio ir gelio savybių. Kaip išsklaidytos fazės, HPMC ir HPS gali nustatyti atitinkamai HPMC/HPS junginių sistemų reologines ir gelio savybes atitinkamai aukštoje ir žemoje temperatūroje. HPMC/HPS kompozicinių mėginių viskoelastinės kreivės atitiko HPS žemoje temperatūroje ir HPMC aukštoje temperatūroje.
(3) Buvo sukurtas ryšys tarp HPMC/HPS kompozicinės sistemos mikrostruktūros, reologinių savybių ir gelio savybių. Tiek staigus sudėtingos sistemos klampumo kreivės pokytis, tiek Tan delta smailė nuostolių koeficiento kreivėje atsiranda esant 45 ° C temperatūrai, o tai atitinka bendros nuolatinės fazės fenomeną, stebimą mikrografe (esant 45 ° C).
- Tyrinėdami mikrostruktūrą ir mechanines savybes, kompozicinių membranų, paruoštų skirtingais junginių santykiu ir tirpalo koncentracijomis, dinaminės termomechaninės savybės, šviesos pralaidumas, deguonies pralaidumas ir šiluminis stabilumas, kartu su jodino dažymo optinės mikroskopijos technologija, fazės morfologija, fazių perėjimas ir kompatrumumas ir kompatrumumas ir suderinamumas ir suderinamumas. iš tirtų kompleksų ir buvo nustatytas ryšys tarp mikrostruktūros ir kompleksų makroskopinių savybių. Konkretūs rezultatai yra tokie:
(1) Kompozicinių plėvelių SEM vaizduose nėra akivaizdžios dviejų fazių sąsajos, turinčios skirtingus junginių santykį. Daugelyje kompozicinių plėvelių DMA rezultatai turi tik vieną stiklinį perėjimo tašką, o dauguma kompozicinių plėvelių DTG kreivėje turi tik vieną šiluminio skilimo smailę. Tai kartu rodo, kad HPMC turi tam tikrą suderinamumą su HPS.
(2) Santykinė drėgmė daro didelę įtaką HPMC/HPS kompozicinių plėvelių mechaninėms savybėms, o jo poveikio laipsnis padidėja didėjant HPS kiekiui. Esant mažesnei santykinei drėgmei, kompozicinių plėvelių elastinis modulis ir tempimo stiprumas padidėjo didėjant HPS kiekiui, o pailgėjimas kompozicinių plėvelių pertraukoje buvo žymiai mažesnis nei grynų komponentų plėvelių. With the increase of relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of the composite film decreased, and the elongation at break increased significantly, and the relationship between the mechanical properties of the composite film and the compounding ratio showed a completely opposite change pattern under different santykinė drėgmė. Kompozitinių membranų, turinčių skirtingus junginių santykį, mechaninės savybės rodo sankryžą skirtingomis santykinio drėgmės sąlygomis, o tai suteikia galimybę optimizuoti produkto veikimą pagal skirtingus taikymo reikalavimus.
(3) Buvo sukurtas HPMC/HPS kompozicinės sistemos mikrostruktūros, fazių perėjimo, skaidrumo ir mechaninių savybių ryšys. a. Žemiausias junginių sistemos skaidrumo taškas atitinka HPMC fazės perėjimo tašką iš ištisinės fazės į išsklaidytą fazę ir minimalų tempimo modulio sumažėjimo tašką. b. Jauno modulis ir pailgėjimas per pertrauką mažėja didėjant tirpalo koncentracijai, o tai priežastiniu ryšiu yra susijęs su morfologiniu HPMC pokyčiu iš nuolatinės fazės iki išsklaidytos fazės jungtinės sistemos.
(4) Pridėjus HP, padidėja deguonies prasiskverbimo kanalo tortuozumas kompozicinėje membranoje, žymiai sumažina membranos deguonies pralaidumą ir pagerina HPMC membranos deguonies barjero veikimą.
- Buvo tiriamas HPS cheminio modifikavimo poveikis kompozicinės sistemos reologinėms savybėms ir išsamioms kompozicinės membranos savybėms, tokioms kaip kristalų struktūra, amorfinė regiono struktūra, mechaninės savybės, deguonies pralaidumas ir šiluminis stabilumas. Konkretūs rezultatai yra tokie:
(1) HPS hidroksipropilavimas gali sumažinti jungtinės sistemos klampumą žemoje temperatūroje, pagerinti junginio tirpalo sklandumą ir sumažinti šlyties plonėjimo reiškinį; HPS hidroksipropilinimas gali susiaurinti jungtinės sistemos tiesinę viskoelastinę regioną, sumažinti HPMC/HPS junginių sistemos fazių perėjimo temperatūrą ir pagerina kietą junginių sistemos elgseną žemoje temperatūroje ir sklandumą aukštoje temperatūroje.
(2) HPS hidroksipropilinimas ir dviejų komponentų suderinamumo pagerėjimas gali žymiai slopinti krakmolo perkristalizaciją membranoje ir skatinti laisvesnės savaiminės struktūros susidarymą kompozitinės membranoje. Įvedus didelių gabaritų hidroksipropilo grupes ant krakmolo molekulinės grandinės, riboja abipusį HPS molekulinių segmentų surišimą ir tvarkingą pertvarkymą, todėl susidaro labiau nepriekaištinga HPS savarankiška struktūra. Sudėtingoje sistemoje padidėjęs hidroksipropilo pakeitimo laipsnis leidžia į grandinę panašias HPMC molekules patekti į HPS laisvos ertmės regioną, o tai pagerina sudėtingos sistemos suderinamumą ir pagerina HPS savarankiškos struktūros tankį. Sudėtinės sistemos suderinamumas didėja didėjant hidroksipropilo grupės pakaitinio laipsnio, kuris atitinka reologinių savybių rezultatus, pakaitalų laipsnį.
(3) Makroskopinės savybės, tokios kaip mechaninės savybės, HPMC/HPS kompozicinės membranos šiluminis stabilumas ir deguonies pralaidumas, yra glaudžiai susijusios su jos vidine kristaline struktūra ir amorfine regiono struktūra. Dviejų komponentų suderinamumo dviejų padarinių bendras poveikis.
- Tiriant tirpalo koncentracijos, temperatūros ir cheminio HPS modifikavimo poveikį junginių sistemos reologinėms savybėms, buvo aptartas HPMC/HPS šalto šilumos atvirkštinės gelio junginių sistemos geliacijos mechanizmas. Konkretūs rezultatai yra tokie:
(1) jungtinėse sistemoje yra kritinė koncentracija (8%), žemiau kritinės koncentracijos, HPMC ir HPS egzistuoja nepriklausomose molekulinėse grandinėse ir fazių srityse; Kai pasiekiama kritinė koncentracija, HPS fazė susidaro tirpale kaip kondensatas. Gelio centras yra mikrogelio struktūra, sujungta susipynus HPMC molekulinėms grandinėms; Virš kritinės koncentracijos susipynimas yra sudėtingesnis, o sąveika yra stipresnė, o tirpalas pasižymi panašiu elgesiu, kaip ir polimero lydalo.
(2) Sudėtinga sistema turi pereinamojo laikotarpio etapo pereinamąjį tašką keičiant temperatūrą, kuri yra susijusi su HPMC ir HPS gelio elgesiu sudėtingoje sistemoje. Esant žemai temperatūrai, HPMC klampumas yra žymiai mažesnis nei HPS, taigi HPMC sudaro nuolatinę fazę, supančią didelio klampumo HPS gelio fazę. Dviejų fazių kraštuose hidroksilo grupės, esančios HPMC grandinėje, praranda dalį savo surišančio vandens ir sudaro tarpmolekulinius vandenilio ryšius su HPS molekuline grandine. Šildymo proceso metu HPS molekulinės grandinės judėjo dėl pakankamai energijos ir sudarė vandenilio ryšius su vandens molekulėmis, todėl gelio struktūra plyšta. Tuo pačiu metu HPMC grandinių vandens narvelio ir vandens apvalkalo struktūros buvo sunaikintos ir palaipsniui plyštos, kad būtų galima atskleisti hidrofilines grupes ir hidrofobines grupes. Esant aukštai temperatūrai, HPMC sudaro gelio tinklo struktūrą dėl tarpmolekulinių vandenilio jungčių ir hidrofobinių ryšių, todėl tampa didelio klampumo išsklaidytos fazės, išsklaidytos HPS ištisinėje atsitiktinių ritinių fazėje.
(3) Padidėjus hidroksipropilo pakaitinio HPS laipsniui, pagerėja HPMC/HPS junginių sistemos suderinamumas, o fazės perėjimo temperatūra jungtinės sistemos metu juda į žemą temperatūrą. Padidėjus hidroksipropilo pakeitimo laipsniui, HPS tirpale yra daugiau ištemptų spiralinių fragmentų, kurie gali sudaryti daugiau tarpmolekulinių vandenilio jungčių su HPMC molekuline grandine dviejų fazių riboje, taip sudarant vienodesnę struktūrą. Hidroksipropilacija sumažina krakmolo klampumą, todėl klampumo skirtumas tarp HPMC ir HPS junginyje yra susiaurintas, o tai skatina suformuoti homogeniškesnį junginį, o minimali klampumo skirtumo tarp dviejų komponentų vertė juda žemai iki žemo judėjimo iki žemiausio. Temperatūros sritis.
2. Inovacijų taškai
1. Suprojektuokite ir sukurkite HPMC/HPS šaltą ir karštą atvirkštinės fazės gelio junginių sistemą ir sistemingai ištirkite unikalias šios sistemos reologines savybes, ypač sudėtinio tirpalo koncentraciją, junginio santykį, temperatūrą ir cheminį komponentų modifikaciją. Toliau buvo tiriami reologinių savybių, gelio savybių ir suderinamumo ir suderinamumo įtakos dėsniai, o junginių sistemos fazių morfologija ir fazių perėjimas buvo toliau tiriami kartu su jodo dažymo optinio mikroskopo ir mikro morfologiniu stebėjimu ir mikro morfologiniu. Sudėtinės sistemos struktūra buvo nustatyta- reologinės savybių-gelio savybių santykis. Pirmą kartą „Arrhenius“ modelis buvo naudojamas pritaikyti šalto ir karšto atvirkštinės fazės kompozicinių gelių gelio susidarymo dėsniui skirtinguose temperatūros diapazonuose.
2. HPMC/HPS kompozicinės sistemos fazių pasiskirstymas, fazių perėjimas ir suderinamumas buvo stebimi jodo dažymo optinio mikroskopo analizės technologija, o skaidrumo-mechaninės savybės buvo nustatytos derinant kompozicinių plėvelių optines ir mechanines savybes. Ryšys tarp mikrostruktūros ir makroskopinių savybių, tokių kaip savybių fazės morfologija ir koncentracijos-mechaninės savybės-fazės morfologija. Tai yra pirmas kartas tiesiogiai stebėti šios junginių sistemos fazės morfologijos pokyčių dėsnį su junginių santykiu, temperatūra ir koncentracija, ypač fazių perėjimo sąlygomis ir fazės perėjimo poveikis junginių sistemos savybėms.
3. Kompozicinių membranų, turinčių skirtingus HPS hidroksipropilo pakeitimo laipsnius, kristalinė struktūra ir amorfinė struktūra buvo tiriama SAXS, o kompozicinių gelių geliacijos mechanizmas ir įtaka buvo aptariami kartu su reologiniais rezultatais ir makroskopinėmis savybėmis, tokiomis kaip kompozicinių kompozicinių membranų degalų pralaidumas. Veiksniai ir įstatymai, pirmą kartą buvo nustatyta, kad kompozicinės sistemos klampumas yra susijęs su savarankiškos struktūros tankiu kompozicinėje membranoje ir tiesiogiai nustato makroskopines savybes, tokias kaip deguonies pralaidumas ir mechaninės savybės kompozitoje. membrana ir nustato reologines savybes-mikrostruktūros membranos ryšys tarp medžiagos savybių.
3. Outlook
Pastaraisiais metais saugių ir valgomų maisto pakavimo medžiagų kūrimas naudojant atsinaujinančius natūralius polimerus kaip žaliavas tapo tyrimų tašku maisto pakuočių srityje. Šiame darbe kaip pagrindinė žaliava naudojama natūralus polisacharidas. Sudėjus HPMC ir HPS, sumažėja žaliavų kaina, pagerėja HPMC perdirbimo efektyvumas žemoje temperatūroje ir pagerėja kompozicinės membranos deguonies barjeras. Derinant reologinę analizę, jodo dažymo optinio mikroskopo analizė ir kompozicinės plėvelės mikrostruktūra bei išsami efektyvumo analizė, buvo tiriama fazės morfologija, fazių perėjimas, fazių atskyrimas ir šaltai karšto atvirkštinio fazės gelio kompozicinės sistemos suderinamumas. Buvo sukurtas ryšys tarp kompozicinės sistemos mikrostruktūros ir makroskopinių savybių. Remiantis ryšiu tarp makroskopinių savybių ir HPMC/HPS kompozicinės sistemos mikromorfologinės struktūros, kompozicinės sistemos fazės struktūrai ir suderinamumui galima kontroliuoti, kad būtų galima kontroliuoti kompozicinę medžiagą. Šiame darbe atliktas tyrimas turi svarbią reikšmę faktiniam gamybos procesui; Aptariamas formavimo mechanizmas, įtakos veiksniai ir šaltų ir karštų atvirkštinių kompozicinių gelių dėsniai, tai yra panaši sudėtinė šaltų ir karštų atvirkštinių gelių sistema. Šio darbo tyrime pateikiamas teorinis modelis, skirtas pateikti teorines rekomendacijas kuriant ir pritaikant specialias temperatūrai kontroliuojamų išmaniųjų medžiagų kūrimą ir pritaikymą. Šio darbo tyrimo rezultatai turi gerą teorinę vertę. Šio darbo tyrimas apima maisto, medžiagų, gelio ir junginių ir kitų disciplinų sankirtą. Dėl laiko ir tyrimo metodų apribojimo šios temos tyrimai vis dar turi daug nebaigtų punktų, kuriuos galima pagilinti ir patobulinti nuo šių aspektų. išplėsti:
Teoriniai aspektai:
- Ištirti skirtingų grandininių šakų santykio, molekulinių svorio ir veislių poveikį HPS reologinėms savybėms, membranos savybėms, fazės morfologijai ir suderinamumui ir ištirti jo įtakos junginio formavimo mechanizmo dėsnį junginio formavimo mechanizmo dėsnį. sistema.
- Ištirkite HPMC hidroksipropilo pakaitinio laipsnio, metoksilinio pakaitinio laipsnio, molekulinės masės ir šaltinio poveikį reologinėms savybėms, gelio savybėms, membranos savybėms ir jungtinės sistemos sistemos suderinamumui bei išanalizuoti HPMC cheminės modifikavimo poveikį jungtiniam kondensacijai. Gelio formavimo mechanizmo įtakos taisyklė.
- Buvo tiriama druskos, pH, plastifikatoriaus, kryžminio sujungimo agento, antibakterinių agentų ir kitų junginių sistemų įtaka reologinėms savybėms, gelio savybėms, membranos struktūrai ir savybėms bei jų dėstoms.
Taikymas:
- Optimizuokite prieskonių paketų, daržovių paketų ir kietųjų sriubų pakuotės pakavimo formulę ir ištirkite prieskonių, daržovių ir sriubų išsaugojimo poveikį laikymo laikotarpiu, medžiagų mechaninės savybės ir produkto veikimo pokyčiai, kai veikiami išorinės jėgos , ir medžiagos tirpumas vandenyje ir higieninis indeksas. Jis taip pat gali būti naudojamas granuliuotame maisto produktuose, tokiuose kaip kava ir pieno arbata, taip pat valgomosios pyragų, sūrių, desertų ir kitų maisto produktų pakuotės.
- Optimizuokite formulės projektą, skirtą botaninių vaistinių augalų kapsulėms pritaikyti, toliau tirkite apdorojimo sąlygas ir optimalų pagalbinių agentų pasirinkimą ir paruoškite tuščiavidurių kapsulės produktus. Buvo tiriami fiziniai ir cheminiai rodikliai, tokie kaip trapumas, dezintegracijos laikas, sunkiųjų metalų kiekis ir mikrobų kiekis.
- Fruitų ir daržovių, mėsos produktų ir kt. Taikant šviežią tvarkymą, remiantis skirtingais purškimo, panardinimo ir dažymo apdorojimo metodais, pasirinkti tinkamą formulę ir ištirti supuvusį vaisių, drėgmės praradimą, maistinių medžiagų vartojimą, kietumą. daržovių po pakuotės laikymo laikotarpiu, blizgesys ir skonis bei kiti rodikliai; Spalva, pH, TVB-N vertė, tiobarbituro rūgštis ir mėsos produktų mikroorganizmų skaičius po pakavimo.
Paskelbimo laikas: 2022-10-17