Reológia a kompatibilita komplexu HPMC/HPS

Reológia a kompatibilitaHPMC/HPSKomplexné

Kľúčové slová: hydroxypropylmetylcelulóza; Hydroxypropyl škrob; reologické vlastnosti; kompatibilita; chemická modifikácia.

Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je polysacharidový polymér bežne používaný pri príprave jedlých filmov. Všeobecne sa používa v oblasti potravín a liekov. Film má dobrú priehľadnosť, mechanické vlastnosti a vlastnosti olejovej bariéry. HPMC je však tepelne indukovaný gél, čo vedie k jeho slabému výkonu spracovania pri nízkej teplote a spotrebe energie s vysokou výrobou; Okrem toho jeho drahá cena surovín obmedzuje svoju širokú aplikáciu vrátane farmaceutického poľa. Hydroxypropyl škrob (HPS) je jedlý materiál, ktorý sa bežne používa v oblasti potravín a liekov. Má širokú škálu zdrojov a nízku cenu. Je to ideálny materiál na zníženie nákladov na HPMC. Vlastnosti HPS navyše môžu vyvážiť viskozitu a ďalšie reologické vlastnosti HPMC. , aby sa zlepšil výkon spracovania pri nízkej teplote. Okrem toho má HPS Etravný film vynikajúce vlastnosti kyslíkovej bariéry, takže môže významne zlepšiť vlastnosti kyslíkovej bariéry Edibilného filmu HPMC.

HPS sa pridal do HPMC na zloženie a bol skonštruovaný systém HPMC/HPS Cold a Hot Fázová fáza. Diskutovalo sa o zákone o vplyve vlastností, diskutovalo sa o mechanizme interakcie medzi HP a HPMC v roztoku, kompatibilita a fázový prechod zlúčeného systému a bol stanovený vzťah medzi reologickými vlastnosťami a štruktúrou zloženého systému. Výsledky ukazujú, že zlúčeninový systém má kritickú koncentráciu (8%), pod kritickou koncentráciou, HPMC a HP existujú v nezávislých molekulárnych reťazcoch a fázových oblastiach; Nad kritickou koncentráciou je fáza HPS tvorená v roztoku ako gélové stredisko, štruktúra mikrogélov, ktorá je spojená vzájomným prepojením molekulárnych reťazcov HPMC, vykazuje správanie podobné správaniu polymérnej taveniny. Reologické vlastnosti zlúčeného systému a pomer zlúčenín v súlade s pravidlom logaritmického súčtu a ukazujú určitý stupeň pozitívnej a negatívnej odchýlky, čo naznačuje, že tieto dve zložky majú dobrú kompatibilitu. Zlúčeninový systém je kontinuálna fázová fázová fáza „morská ostrov“ pri nízkej teplote a kontinuálny fázový prechod sa vyskytuje pri 4: 6 so znížením pomeru zlúčeniny HPMC/HPS.

Ako dôležitá súčasť potravinových komodít môže balenie potravín zabrániť poškodeniu a znečisteniu potravín vonkajšími faktormi v procese obehu a skladovania, čím sa rozširuje životnosť a obdobie skladovania potravín. Ako nový typ materiálu na balenie potravín, ktorý je bezpečný a jedlý, a dokonca má určitú výživovú hodnotu, jedlý film má široké vyhliadky na balenie a konzerváciu potravín, rýchle občerstvenie a farmaceutické kapsuly a stal sa výskumným hotspotom v súčasnom potravinách Polia súvisiace s balením.

Kompozitná membrána HPMC/HPS bola pripravená metódou Casting Method. Kompatibilita a separácia fáz kompozitného systému sa ďalej skúmali skenovacou elektrónovou mikroskopiou, dynamickou termomechanickou vlastnou analýzou a termogravimetrickou analýzou a študovali sa mechanické vlastnosti kompozitnej membrány. a permeabilita kyslíka a ďalšie membránové vlastnosti. Výsledky ukazujú, že v obrazoch SEM všetkých kompozitných filmov sa nenachádza žiadne zjavné dvojfázové rozhranie, vo výsledkoch DMA vo väčšine kompozitných filmov je iba jeden sklenený prechodný bod a v krivkách DTG sa objaví iba jeden vrchol tepelnej degradácie. z väčšiny zložených filmov. HPMC má určitú kompatibilitu s HPS. Pridanie HPS do HPMC významne zlepšuje vlastnosti kyslíkovej bariéry kompozitnej membrány. Mechanické vlastnosti kompozitnej membrány sa značne líšia v závislosti od pomeru zloženia a relatívnou vlhkosťou prostredia a predstavujú bod kríženia, ktorý môže poskytnúť referenciu na optimalizáciu produktu pre rôzne požiadavky na aplikáciu.

Mikroskopická morfológia, fázová distribúcia, fázový prechod a ďalšie mikroštruktúry zlúčeného systému HPMC/HPS sa študovali pomocou optickej optickej mikroskopu s jednoduchým jódovým farbením a analýzou transparentnosti a mechanickým vlastnostiam zloženého systému sa študovali pomocou ultrafialového spektrofotometra a testera mechanického vlastníctva. Bol zavedený vzťah medzi mikroskopickou morfologickou štruktúrou a makroskopickým komplexným výkonom zlúčeného systému HPMC/HPS. Výsledky ukazujú, že v zloženom systéme je prítomných veľké množstvo mezofáz, ktorý má dobrú kompatibilitu. V systéme zlúčeniny je fázový prechod a tento fázový prechod má určitý pomer zlúčeniny a závislosť koncentrácie roztoku. Najnižší bod priehľadnosti zlúčeného systému je konzistentný s fázovým prechodom HPMC z kontinuálnej fázy do dispergovanej fázy a minimálnym bodom ťahového modulu. Modul Young a predĺženie pri zlomení sa znížil so zvýšením koncentrácie roztoku, ktorý mal príčinný vzťah s prechodom HPMC z súvislej fázy do dispergovanej fázy.

Reometer sa použil na štúdium účinku chemickej modifikácie HP na reologické vlastnosti a gélové vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS Cold a Hot Fázy. Študovali sa kapacity a fázové prechody a bol vytvorený vzťah medzi mikroštruktúrou a reologickými a gélovými vlastnosťami. Výsledky výskumu ukazujú, že hydroxypropylácia HP môže znížiť viskozitu zlúčeného systému pri nízkej teplote, zlepšiť plynulosť roztoku zlúčeniny a znížiť fenomén striedania šmyku; Hydroxypropylácia HP môže zúžiť lineárnu viskozitu zlúčeného systému. V elastickej oblasti je teplota fázového prechodu v systéme zlúčeniny HPMC/HPS znížená a zlepšuje sa správanie zlúčeniny podobného zlúčeniny pri nízkej teplote a plynulosť pri vysokej teplote sa zlepšuje. HPMC a HPS tvoria kontinuálne fázy pri nízkych a vysokých teplotách, a keď dispergované fázy určujú reologické vlastnosti a gélové vlastnosti kompozitného systému pri vysokých a nízkych teplotách. A tak náhla zmena viskozitnej krivky zloženého systému a pík Tan Delta v krivke stratového faktora sa objavia pri 45 ° C, čo odráža fenomén kontinuálnej fázy pozorovaného v mikrografoch zafarbených jódom pri 45 ° C.

Účinok chemickej modifikácie HPS na kryštalickú štruktúru a mikro-divíznu štruktúru kompozitného filmu sa študoval pomocou technológie rôntgenového rozptylu s malým uhlom synchrotrónu a mechanické vlastnosti, vlastnosti kyslíkovej bariéry a tepelná stabilita kompozitného filmu boli systematicky študoval vplyv zmien chemickej štruktúry zložených komponentov na mikroštruktúru a makroskopické vlastnosti zložených systémov. Výsledky synchrotrónového žiarenia ukázali, že hydroxypropylácia HPS a zlepšenie kompatibility týchto dvoch zložiek by mohli významne inhibovať rekryštalizáciu škrobu v membráne a podporovať tvorbu voľnej samostatnejšej štruktúry v zloženej membráne. Makroskopické vlastnosti, ako sú mechanické vlastnosti, tepelná stabilita a priepustnosť kyslíka kompozitnej membrány HPMC/HPS, úzko súvisia s jej vnútornou kryštalickou štruktúrou a štruktúrou amorfnej oblasti. Kombinovaný účinok týchto dvoch účinkov.

Prvá kapitola Úvod

Ako dôležitá súčasť potravinových komodít môžu materiály na obal potravín chrániť jedlo pred fyzickým, chemickým a biologickým poškodením a znečistením počas obehu a skladovania, udržiavať samotnú kvalitu potravín, uľahčovať spotrebu potravín a zabezpečiť jedlo. Dlhodobé skladovanie a zachovanie a dávajú výskyt potravín na prilákanie spotreby a získanie hodnoty nad náklady na materiál [1-4]. Ako nový typ materiálu na balenie potravín, ktorý je bezpečný a jedlý, a dokonca má určitú výživovú hodnotu, jedlý film má široké vyhliadky na balenie a konzerváciu potravín, rýchle občerstvenie a farmaceutické kapsuly a stal sa výskumným hotspotom v súčasnom potravinách Polia súvisiace s balením.

Jedlé filmy sú filmy s poréznou štruktúrou siete, ktoré sa zvyčajne získajú spracovaním prírodných jedlých polymérov. Mnoho prírodných polymérov, ktoré existujú v prírode, majú gélové vlastnosti a ich vodné roztoky môžu za určitých podmienok tvoriť hydrogély, ako sú napríklad niektoré prírodné polysacharidy, proteíny, lipidy atď. Prírodné štrukturálne polysacharidy, ako je škrob a celulóza, môžu byť vhodný pre ich špeciálnu molekulárnu štruktúru špirály s dlhým reťazcom a stabilné chemické vlastnosti, môžu byť vhodné pre dlhodobé a rôzne skladovacie prostredia a boli široko študované ako jedlé materiály tvoriace filmy. Jedlé filmy vyrobené z jedného polysacharidu majú často určité obmedzenia výkonu. Preto s cieľom odstrániť obmedzenia jednosmerných filmov s jedným polysacharidom, získanie špeciálnych vlastností alebo vývoj nových funkcií, zníženie cien produktov a rozšírenie ich aplikácií, zvyčajne sa používajú dva druhy polysacharidov. Alebo vyššie uvedené prírodné polysacharidy sú znásobené, aby sa dosiahol účinok doplnkových vlastností. Avšak kvôli rozdielu v molekulárnej štruktúre medzi rôznymi polymérmi existuje určitá konformačná entropia a väčšina polymérnych komplexov je čiastočne kompatibilná alebo nekompatibilná. Fázová morfológia a kompatibilita polymérneho komplexu určia vlastnosti kompozitného materiálu. Deformácia a história toku počas spracovania majú významný vplyv na štruktúru. Preto sa študujú makroskopické vlastnosti, ako sú reologické vlastnosti systému polymérneho komplexu. Vzťahy medzi mikroskopickými morfologickými štruktúrami, ako je fázová morfológia a kompatibilita, je dôležitá pre reguláciu výkonu, analýzy a modifikácie kompozitných materiálov, technológie spracovania, vedúceho návrhu a návrhu návrhu strojov na výrobu vzorcov a hodnotení výroby. Výkon spracovania produktu a vývoj a aplikácia nových polymérnych materiálov majú veľký význam.

V tejto kapitole sa podrobne skúma stav výskumu a pokrok jedlých filmových materiálov; výskumná situácia prírodných hydrogélov; Účel a metóda zloženia polyméru a výskum zloženia polysacharidu; metóda reologického výskumu systému zloženia; Analyzujú sa a diskutuje sa o reologických vlastnostiach a modelovej konštrukcii systému studeného a horúceho reverzného gélu, ako aj výskumný význam, účel výskumu a výskum tohto obsahu papiera.

1.1 jedlý film

Jedlý film sa týka pridania plastifikátorov a zosieťovacích činidiel založených na prírodných jedlých látkach (ako sú štrukturálne polysacharidy, lipidy, proteíny), prostredníctvom rôznych intermolekulárnych interakcií, prostredníctvom zloženia, zahrievania, poťahovania, sušenia atď. Štruktúra tvorená liečbou. Môže poskytovať rôzne funkcie, ako sú voliteľné bariérové ​​vlastnosti pre plyn, vlhkosť, obsah a vonkajšie škodlivé látky, aby sa zlepšila senzorická kvalita a vnútorná štruktúra potravín a predĺžila obdobie skladovania alebo trvanlivosť potravinových výrobkov.

1.1.1 Vývojová história jedlých filmov

Vývoj jedlého filmu možno vysledovať až do 12. a 13. storočia. V tom čase Číňania použili jednoduchú metódu vosku na obliekanie citrusov a citrónov, čo účinne znížilo stratu vody v ovocí a zelenine, takže ovocie a zelenina si zachovali svoj pôvodný lesk, čím predlžujú trvanlivosť ovocia a Zelenina, ale nadmerne inhibujúca aeróbne dýchanie ovocia a zeleniny, čo vedie k fermentatívnemu zhoršeniu ovocia. V 15. storočí už Ázijci začali vyrábať jedlý film zo sójového mlieka a používali ho na ochranu potravín a zvýšenie výskytu potravín [20]. V 16. storočí Briti používali tuk na pokrytie potravinových povrchov na zníženie straty vlhkosti potravín. V 19. storočí sa sacharóza prvýkrát použila ako jedlý povlak na orech, mandle a lieskové orechy, aby sa zabránilo oxidácii a žlčeniu počas skladovania. V 30. rokoch 20. storočia sa pre ovocie, ako sú jablká a hrušky a hrušky, objavili komerčné filmy parafínu. Na konci 19. storočia sa želatínové filmy postriekajú na povrch mäsových výrobkov a iných potravín na ochranu potravín. Začiatkom 50. rokov 20. storočia sa Carnauba Wax atď. Vyrobil do emulzií ropy vo vode na poťahovanie a zachovanie čerstvého ovocia a zeleniny. Na konci 50. rokov sa začal vyvíjať výskum jedlých filmov aplikovaných na mäsové výrobky a najrozsiahlejším a najuznávanejším príkladom sú klystíry spracované zo tenkých čriev zvierat do čreva.

Od 50. rokov 20. storočia sa dá povedať, že koncept jedlého filmu bol skutočne navrhnutý. Odvtedy mnohí vedci vyvinuli silný záujem o jedlé filmy. V roku 1991 nisperes aplikoval karboxymetylcelulózu (CMC) na povlak a zachovanie banánov a iných plodov, dýchanie ovocia sa znížilo a strata chlorofylu sa oneskorila. Park a kol. V roku 1994 uviedli účinné bariérové ​​vlastnosti filmu Zein Protein na O2 a CO2, ktoré zlepšili stratu vody, vädnutie a sfarbenie paradajok. V roku 1995 Lourdin použil zriedený alkalický roztok na ošetrenie škrobu a pridal glycerín na obliekanie jahôd na čerstvosť, čo znížilo rýchlosť straty vody jahody a oneskorené kazenie. Baberjee vylepšil jedlé filmové vlastnosti v roku 1996 mikro-litrickoufrakciou a ultrazvukovým ošetrením kvapaliny tvoriacej filmy, takže veľkosť častíc tekutiny tvoriacej filmy bola významne znížená a zlepšila sa homogénna stabilita emulzie. V roku 1998 Padegett a kol. Pridaný lyzozýme alebo nisín do filmu Edibilný sójový proteín a použitý na zabalenie potravín a zistil, že rast baktérií kyseliny mliečnej v potravinách bol účinne inhibovaný [30]. V roku 1999 Yin Qinghong a kol. Použil sa včelí vosk na výrobu činidla na poťahovanie filmu na konzerváciu a skladovanie jabĺk a iných plodov, ktoré by mohlo inhibovať dýchanie, zabrániť zmenšeniu a úbytku hmotnosti a inhibovať mikrobiálnu inváziu.

Po mnoho rokov sú kadičky na pečenie kukurice na balenie zmrzliny, lepkavý ryžový papier pre balenie cukroviniek a tofu kože pre jedlá z mäsa typickými jedlými balením. Komerčné aplikácie jedlých filmov však v roku 1967 prakticky neexistovali a dokonca aj voskované ovocie malo veľmi obmedzené komerčné použitie. Až do roku 1986 začalo niekoľko spoločností poskytovať jedlé filmové výrobky a do roku 1996 sa počet jedlých filmových spoločností rozrástol na viac ako 600. V súčasnosti sa zvyšuje aplikácia jedlého filmu v ochrane potravín a dosiahla Ročný príjem viac ako 100 miliónov dolárov.

1.1.2 Charakteristiky a typy jedlých filmov

Podľa relevantného výskumu má jedlý film nasledujúce vynikajúce výhody: jedlý film môže zabrániť poklesu a zhoršeniu kvality potravín spôsobeného vzájomnou migráciou rôznych potravinových látok; Samotné jedlé filmové komponenty majú špeciálnu výživovú hodnotu a funkciu zdravotnej starostlivosti; Jedlý film má voliteľné bariérové ​​vlastnosti pre CO2, O2 a ďalšie plyny; Jedlý film sa dá použiť na mikrovlnnú rúru, pečenie, vyprážané jedlo a medicínu a povlak; Jedlý film sa môže použiť ako antioxidanty a konzervačné látky a iné nosiče, čím sa rozširuje trvanlivosť potravín; Jedlý film sa môže použiť ako nosič farbív a výživových opevnení atď. Na zlepšenie kvality potravín a zlepšenie potravinových senzorických vlastností; Jedlý film je bezpečný a jedlý a dá sa konzumovať spolu s jedlom; Na balenie malých množstiev alebo jednotiek potravín sa môžu použiť jedlé obalové filmy a tvoria viacvrstvové kompozitné obaly s tradičnými obalovými materiálmi, ktoré zlepšujú celkový výkon bariéry obalových materiálov.

Dôvod, prečo majú jedlé obalové filmy vyššie uvedené funkčné vlastnosti, je založené hlavne na vytvorení určitej trojrozmernej siete štruktúry v nich, čím ukazujú určité vlastnosti pevnosti a bariéry. Funkčné vlastnosti jedlého obalového filmu sú významne ovplyvnené vlastnosťami jeho komponentov a stupeň interného zosieťovania polyméru, uniformita a hustota sieťovej štruktúry sú tiež ovplyvnené rôznymi procesmi tvorby filmu. Existujú zjavné rozdiely vo výkone [15, 35]. Jedlé filmy majú tiež niektoré ďalšie vlastnosti, ako je rozpustnosť, farba, priehľadnosť atď. Vhodné jedlé filmové obalové materiály je možné vybrať podľa rôznych prostredí používania a rozdiely v objektoch produktu, ktoré sa majú zabaliť.

Podľa metódy formovania jedlého filmu sa dá rozdeliť na filmy a povlaky: (1) vopred pripravené nezávislé filmy sa zvyčajne nazývajú filmy. (2) Tenká vrstva vytvorená na povrchu potravín pomocou povlaku, ponorenia a postrekovania sa nazýva povlak. Filmy sa používajú hlavne na potraviny s rôznymi ingredienciami, ktoré je potrebné individuálne zabaliť (napríklad korenie a ropné balíčky v pohodlných potravinách), potraviny s rovnakou ingredienciou, ale je potrebné ich zabaliť osobitne (napríklad malé balíčky kávy, mliečne prášok, atď.) a lieky alebo zdravotnícke výrobky. Materiál kapsúl; Príter sa používa hlavne na zachovanie čerstvých potravín, ako je ovocie a zelenina, mäsové výrobky, poťahovanie liekov a zostavenie mikrokapsúl kontrolovaného uvoľňovania.

Podľa filmových materiálov jedlého obalového filmu ho možno rozdeliť na: polysacharid edibilný film, proteínový jedlý film, lipidový jedlý film, mikrobiálny jedlý film a kompozitný jedlý film.

1.1.3 Aplikácia jedlého filmu

Ako nový typ materiálu na balenie potravín, ktorý je bezpečný a jedlý, a dokonca má určitú výživovú hodnotu, jedlý film sa široko používa v odvetví obalov potravín, farmaceutického poľa, skladovanie a zachovanie ovocia a zeleniny, spracovanie a konzervácia mäsa a vodných výrobkov, výroby rýchleho občerstvenia a výroba ropy. Má rozsiahle vyhliadky na uchovávanie potravín, ako sú vyprážané pečené cukríky.

1.1.3.1 Aplikácia v obalení potravín

Roztok tvorujúci film je pokrytý jedlom, ktorý sa má zabaliť postrekovaním, kefovaním, ponorením atď., Aby sa zabránilo penetrácii vlhkosti, kyslíka a aromatických látok, ktoré môžu účinne znížiť stratu balenia a znížiť počet vrstiev balenia ; Výrazne znížte vonkajšiu vrstvu potravín zložitosť komponentov plastového obalu uľahčuje jeho recykláciu a spracovanie a znižuje znečistenie životného prostredia; Použije sa na samostatné balenie niektorých komponentov mnohonizantových komplexných potravín, aby sa znížila vzájomná migrácia medzi rôznymi komponentmi, čím sa znížilo znečistenie na životné prostredie. Znížte kazenie potravín alebo pokles kvality potravín. Jedlý film sa priamo spracováva na obalový papier alebo obalové vrecká na obal potravín, ktoré nielen dosahuje bezpečnosť, čistotu a pohodlie, ale tiež znižuje tlak na biele znečistenie na životnom prostredí.

Pomocou kukurice, sójových bôbov a pšenice ako hlavných surovín sa môžu papierové cereálne filmy pripraviť a použiť na balenie klobás a iných potravín. Po použití, aj keď sú vyradené v prírodnom prostredí, sú biologicky odbúrateľné a môžu sa zmeniť na hnojivá pôdy, aby sa zlepšila pôda. . Použitie škrobu, chitosanu a fazuľových skrínok ako hlavných materiálov je možné pripraviť jedlý baliaci papier na balenie rýchleho občerstvenia, ako sú rezance s rýchlym občerstvením a hranolky, ktoré sú pohodlné, bezpečné a veľmi populárne; Používa sa na korenie balíčky, pevné polievky Balenie potravín v pohodlí, ako sú suroviny, ktoré sa pri použití môžu priamo variť v hrnci, môžu zabrániť kontaminácii potravín, zvýšením výživy potravín a uľahčením čistenia. Sušené avokádo, zemiaky a zlomená ryža sa fermentuje a premieňa na polysacharidy, ktoré sa môžu použiť na prípravu nových jedlých vnútorných obalových materiálov, ktoré sú bezfarebné a priehľadné, majú dobré vlastnosti kyslíka a mechanické vlastnosti a používajú sa na balenie mlieka , šalátový olej a ďalšie výrobky [19]. Pokiaľ ide o vojenské jedlo, po použití výrobku sa tradičný plastový obalový materiál vyradí v prostredí a stáva sa ukazovateľom sledovania nepriateľov, čo je ľahké odhaliť miesto pobytu. Vo viaczložkových špeciálnych potravinách, ako je pizza, pečivo, kečup, zmrzlina, jogurt, koláče a dezerty, plastové obalové materiály sa nedajú priamo pridať do použitia a jedlý obalový film ukazuje jeho jedinečné výhody, ktoré môžu znížiť počet skupín frakčných skupín Migrácia chuťových látok zlepšuje kvalitu produktu a estetiku [21]. Jedlé obalový film sa dá použiť pri spracovaní systému cestičiek v mikrovlnnom rúre. Mäsové výrobky, zelenina, syr a ovocie sa vopred zabalia postrekovaním, ponorením alebo kefovaním atď., Mrazené a uložené a na spotrebu je potrebné byť iba mikrovlnou rúrou.

Aj keď je k dispozícii len málo komerčných jedlých obalových papierov a tašiek, na formulácii a aplikácii potenciálnych jedlých obalových materiálov bolo zaregistrovaných veľa patentov. Francúzske regulačné orgány pre potraviny schválili industrializovanú jedlú obalovú tašku s názvom „Solupan“, ktorá sa skladá z hydroxypropylmetylcelulózy, škrobu a sorbátu sodného a je komerčne dostupná.

1.1.3.2 Aplikácia v medicíne

Želatína, deriváty celulózy, škrob a jedlá ďasná sa môžu použiť na prípravu mäkkých a tvrdých kapsúl liekov a zdravotníckych výrobkov, ktoré môžu účinne zabezpečiť účinnosť liekov a zdravotníckych výrobkov a sú bezpečné a jedlé; Niektoré lieky majú vlastnú horkú chuť, ktorú pacienti ťažko používajú. Prijaté jedlé filmy sa môžu pre takéto lieky použiť ako nátery s chuťou; Niektoré enterické polymérne polyméry sa nerozpúšťajú v prostredí žalúdka (pH 1,2), ale sú rozpustné v prostredí črevnej (pH 6,8) a môžu sa použiť v povlaku liečiv s trvalým uvoľňovaním v čreve; Môže sa tiež použiť ako nosič cielených liekov.

Blanco-Fernandez a kol. Pripravil chitosanový acetylovaný kompozitný film monoglyceridu a použil ho na trvalé uvoľňovanie antioxidačnej aktivity vitamínu E a účinok bol pozoruhodný. Dlhodobé antioxidačné obalové materiály. Zhang a kol. Zmiešaný škrob s želatínou, pridal plastifikátor polyetylénglykolu a použil tradičný. Duté tvrdé kapsuly boli pripravené procesom ponorenia kompozitného filmu a študovali sa priehľadnosť, mechanické vlastnosti, hydrofilné vlastnosti a fázová morfológia kompozitného filmu. Dobrý materiál kapsúl [52]. Lal a kol. Kafirín urobil do jedlého povlaku na enterický povlak paracetamolových kapsúl a študoval mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti, vlastnosti bariéry a vlastnosti uvoľňovania liečiva jedlého filmu. Výsledky ukázali, že povlak ciroku rôzne tvrdé kapsuly gliadínového filmu nebol v žalúdku zlomený, ale liek uvoľnil v čreve pri pH 6,8. Paik a kol. Pripravené častice HPMC ftalátu potiahnuté indometacínom a postrekovali jedlá filmová kvapalina HPMC na povrchu častíc liečiva a študovala rýchlosť zachytávania liečiva, priemernú veľkosť častíc častíc liečiva, jedlý film Výsledky ukázali, že HPMCN Indometacín perorálny liek by mohol dosiahnuť účel maskovania horkej chuti lieku a zacielenia na dodávanie liečiva. Oladzadabbasabadi a kol. Zmiešaný modifikovaný ságový škrob s karagénom na prípravu jedlého kompozitného filmu ako náhrady za tradičné želatínové kapsuly a študoval jeho kinetiku sušenia, termomechanické vlastnosti, fyzikálno -chemické vlastnosti a bariérové ​​vlastnosti. sa používajú pri výrobe farmaceutických kapsúl.

1.1.3.3 Aplikácia na zachovanie ovocia a zeleniny

V čerstvom ovocí a zelenine po výbere sa biochemické reakcie a dýchanie stále rázne prebiehajú, čo urýchli poškodenie tkaniva ovocia a zeleniny a je ľahké spôsobiť stratu vlhkosti v ovocí a zelenine pri teplote miestnosti Kvalita vnútorných tkanív a zmyslových vlastností ovocia a zeleniny. pokles. Zachovanie sa preto stalo najdôležitejším problémom v skladovaní a preprave ovocia a zeleniny; Tradičné metódy ochrany majú zlý účinok na ochranu a vysoké náklady. Zachovanie ovocia a zeleniny je v súčasnosti najúčinnejšou metódou zachovania teploty miestnosti. Jedná tekutina tvoriaca film je potiahnutá na povrchu ovocia a zeleniny, čo môže účinne zabrániť invázii mikroorganizmov, znížiť dýchanie, stratu vody a stratu živín v tkanivách ovocia a zeleniny, oneskorenie fyziologického starnutia ovocných a rastlinných tkanív, a udržiavajte ovocné a zeleninové tkanivá pôvodné bacuľaté a hladké. Lesklý vzhľad, aby sa dosiahol účel udržiavania čerstvého a predĺženia obdobia skladovania. Američania používajú acetyl monoglycerid a syr extrahované z rastlinného oleja ako hlavné suroviny na prípravu jedlého filmu a používajú ho na rezanie ovocia a zeleniny na udržanie čerstvej, zabránenie dehydratácii, hnednutia a invázii mikroorganizmov, aby sa dalo udržať pre dlho. Čerstvý stav. Japonsko používa na prípravu čerstvého filmu na prípravu zemiakov, ktorý môže dosiahnuť čerstvý udržiavací efekt porovnateľný s účinkom na úložisko chladu. Američania používajú rastlinný olej a ovocie ako hlavné suroviny na výrobu poťahovej tekutiny a udržanie rezaného ovocia čerstvé a zistili, že účinok konzervácie je dobrý.

Marquez a kol. Používa sa srvátkový proteín a pektín ako suroviny a pridal glutaminázu na zosieťovanie na prípravu kompozitného jedlého filmu, ktorý sa použil na pokrytie čerstvých rezaných jabĺk, paradajok a mrkvy, čo môže významne znížiť rýchlosť straty hmotnosti. , inhibujte rast mikroorganizmov na povrchu čerstvého ovocia a zeleniny a predĺžte trvanlivosť na predpokladu udržiavania chuti a chuti čerstvého ovocia a zeleniny. Shi Lei a kol. Potiahnuté hrozno červenej zemeguli s chitosanovým jedlým filmom, ktorý by mohol znížiť chudnutie a rýchlosť hniloby hrozna, udržiavať farbu a jas hrozna a oneskoriť degradáciu rozpustných tuhých látok. Použitím chitosanu, alginátu sodného, ​​karboxymetylcelulózy sodného a polyakrylátu ako suroviny, Liu et al. Pripravené jedlé filmy viacvrstvovým povlakom na čerstvé udržiavanie ovocia a zeleniny a študovali ich morfológiu, rozpustnosť vo vode atď. Výsledky ukázali, že karboxymetylcelulózový kompozitný kompozitný film sodný mal najlepší konzervačný efekt. Sun Qingshen a kol. študoval kompozitný film izolátu sójového proteínu, ktorý sa používa na zachovanie jahôd, čo môže významne znížiť transpiráciu jahôd, inhibovať ich dýchanie a znížiť rýchlosť zhnitého ovocia. Ferreira a kol. Na prípravu kompozitného jedlého filmu sa použil prášok na zvyšky ovocia a zeleniny a zemiakovú kôru, študoval rozpustnosť vo vode a mechanické vlastnosti kompozitného filmu a použil metódu poťahovania na zachovanie hloh. Výsledky ukázali, že trvanlivosť Hawthornu bola predĺžená. 50%, miera chudnutia sa znížila o 30-57%a kyselina organická a vlhkosť sa významne nezmenili. Fu Xiaowei a kol. študoval zachovanie čerstvých paprikov pomocou chitosanského jedlého filmu a výsledky ukázali, že by mohlo výrazne znížiť intenzitu dýchania čerstvých paprikov počas skladovania a oneskorenie starnutia papriky. Navarro-Tarazaga a kol. Na zachovanie sliviek použitý HPMC Edibilný film HPMC použitý včelí vosk. Výsledky ukázali, že včelí vosk by mohol zlepšiť vlastnosti kyslíka a bariéry vlhkosti a mechanické vlastnosti filmov HPMC. Miera chudnutia sliviek sa významne znížila, zlepšilo sa zmäkčenie a krvácanie ovocia počas skladovania a obdobie skladovania slivkov sa predĺžilo. Tang Liying a kol. použité roztoky Shellac Alkali v modifikácii škrobu, pripravený jedlý obalový film a študoval jeho filmové vlastnosti; Súčasne, použitie jej tekutiny tvoriacej filmy na pokrytie mangov pre čerstvosť môže účinne znížiť dýchanie, ktoré môže zabrániť javu hnednutia počas skladovania, znížiť rýchlosť straty hmotnosti a predĺžiť obdobie skladovania.

1.1.3.4 Aplikácia pri spracovaní a uchovávaní mäsových výrobkov

Mäsové výrobky s bohatými živiny a aktivita vysokej vody sa ľahko napadnú mikroorganizmami v procese spracovania, prepravy, skladovania a spotreby, čo vedie k stmavnutiu farieb a oxidácie tukov a iného kazenia. Aby sa predĺžilo obdobie skladovania a trvanlivosť mäsových výrobkov, je potrebné sa pokúsiť inhibovať aktivitu enzýmov v mäsových výrobkoch a inváziu mikroorganizmov na povrchu a zabrániť zhoršeniu farby a zápachu spôsobenej oxidáciou tukov. V súčasnosti je jedlá filmová ochrana jednou zo bežných metód, ktoré sa bežne používajú pri zachovaní mäsa doma iv zahraničí. V porovnaní s tradičnou metódou sa zistilo, že invázia do vonkajších mikroorganizmov, oxidačné žlčenie tuku a strata šťavy sa výrazne zlepšili v mäsových výrobkoch balených do jedlého filmu a kvalita mäsových výrobkov sa významne zlepšila. Život trvanlivosti sa predlžuje.

Výskum jedlých filmov mäsových výrobkov sa začal koncom 50. rokov 20. storočia a najúspešnejším prípadom aplikácie bol Elagen Film, ktorý sa široko používa pri výrobe a spracovaní klobás. Emiroglu a kol. Pridaný sezamový olej do sójového proteínového filmu na výrobu antibakteriálneho filmu a študoval jeho antibakteriálny účinok na zmrazené hovädzie mäso. Výsledky ukázali, že antibakteriálny film môže významne inhibovať reprodukciu a rast Staphylococcus aureus. Wook a kol. Pripravil prokantokyanidínový jedlý film a použil ho na obliekanie chladeného bravčového mäsa na čerstvosť. Študovala sa farba, pH, hodnota TVB-N, kyselina tiobarbiturová a mikrobiálny počet bravčových kotletov po ukladaní počas 14 dní. Výsledky ukázali, že jedlý film proantokyanidínov môže účinne znížiť tvorbu kyseliny tiobarbiturovej, predchádzať kazom mastných kyselín, znížiť inváziu a reprodukciu mikroorganizmov na povrchu mäsa, zlepšiť kvalitu mäsových výrobkov a predĺžiť obdobie skladovania a Život na trvanlivosť. Jiang Shaotong a kol. Pridané čajové polyfenoly a alicín do kompozitného membránového roztoku so škrobom sodný a použili ich na zachovanie čerstvosti chladeného bravčového mäsa, ktoré bolo možné skladovať pri 0-4 ° C dlhšie ako 19 dní. Cartagena a kol. hlásili antibakteriálny účinok kolagénového jedlého filmu pridaného s antimikrobiálnym činidlom s nisínom na konzerváciu plátkov bravčového mäsa, čo naznačuje, že kolagénový jedlý film môže znížiť migráciu vlhkosti chladených bravčových plátkov, oneskorenie vyhrania mäsových výrobkov a pridať 2 kolagénový film s % Nisin mal najlepší účinok na ochranu. Wang Rui a kol. Študovali zmeny alginátu sodného, ​​chitosanu a karboxymetyl vlákien porovnávacou analýzou pH, prchavého bázického dusíka, začervenania a celkového počtu kolónií hovädzieho mäsa do 16 dní po skladovaní. Na zachovanie čerstvosti chladeného hovädzieho mäsa sa použili tri druhy jedlých filmov vitamínu sodného. Výsledky ukázali, že jedlý film alginátu sodného mal ideálny účinok na ochranu čerstvosti. Caprioli a kol. Zabalené morčacie prsník s jedlým filmom kazeinátu sodíka a potom ho chladili pri 4 ° C. Štúdie ukázali, že jedlý film kazeinátu sodného môže počas chladenia spomaliť morčacie mäso. žlčata.

1.1.3.5 Aplikácia pri zachovaní vodných výrobkov

Pokles kvality vodných výrobkov sa prejavuje hlavne pri znižovaní voľnej vlhkosti, zhoršeniu chuti a zhoršeniu textúry vodného produktu. Rozklad vodných výrobkov, oxidácia, denaturácia a suchú spotrebu spôsobenú mikrobiálnou inváziou sú dôležitými faktormi ovplyvňujúcimi trvanlivosť vodných výrobkov. Zmrazené skladovanie je bežnou metódou zachovania vodných výrobkov, ale v procese bude tiež určitý stupeň degradácie kvality, čo je obzvlášť vážne pre sladkovodné ryby.

Jedlé filmové zachovanie vodných výrobkov sa začalo koncom sedemdesiatych rokov a teraz sa široko používajú. Jedlý film môže účinne zachovať mrazené vodné výrobky, znižovať stratu vody a môže sa tiež kombinovať s antioxidantmi, aby sa zabránilo oxidácii tukov, čím sa dosiahne účel predĺženia životnosti trvanlivosti a trvanlivosti. Meenatchisundaram a kol. Pripravil kompozitný jedlý film založený na škrobu s použitím škrobu ako matrice a pridal korenie, ako je klinček a škorica, a použil ho na zachovanie bielych kreviet. Výsledky ukázali, že jedlý škrobový film môže účinne inhibovať rast mikroorganizmov, spomaľovať oxidáciu tukov, predĺžiť trvanlivosť chladených bielych kreviet pri 10 ° C a 4 ° C bola až 14 a 12 dní. Cheng Yuanyuan a ďalší študovali konzervačný prostriedok roztoku Pullulan a vykonali sladkovodné ryby. Zachovanie môže účinne inhibovať rast mikroorganizmov, spomaliť oxidáciu rybích bielkovín a tuku a mať vynikajúci konzervačný účinok. Yunus a kol. Potiahnutý pstruh dúhového pstruha s želatínovým jedlým filmom, do ktorého bol pridaný éterický olej z listových listov, a študoval účinok chladeného konzervácie pri 4 ° C. Výsledky ukázali, že želatínový jedlý film bol účinný pri udržiavaní kvality pstruha dúhového až 22 dní. Dlho. Wang Siwei a kol. Ako hlavné materiály použili alginát sodný, chitosan a CMC, pridal kyselinu stearovú na prípravu jedlej filmovej tekutiny a použil ho na obaly Penaeus vannamei na čerstvosť. Štúdia ukázala, že kompozitný film CMC a chitosan tekutina má dobrý účinok na ochranu a môže predĺžiť trvanlivosť asi o 2 dni. Yang Shengping a ďalšie používali chitosan-tea polyfenolový jedlý film na chladenie a konzerváciu čerstvej hairtailu, ktorá môže účinne inhibovať reprodukciu baktérií na povrchu hairtailu, oneskorenie tvorby prchavej kyseliny hydrochlorovej a rozširovať životnosť hairtailu na hairpail Asi 12 dní.

1.1.3.6 Aplikácia v vyprážanom jedle

Vyprážané jedlo je veľmi populárne jedlo pripravené na konzumáciu s veľkým výkonom. Je zabalený s polysacharidom a jedlým filmom s bielkovinami, ktorý môže zabrániť zmene farby potravín počas procesu vyprážania a znížiť spotrebu oleja. Vstup kyslíka a vlhkosti [80]. Potiahnutie vyprážaných potravín s gellanskou ďasnou môže znížiť spotrebu ropy o 35%-63%, napríklad pri vyprážaní sashimi, môže znížiť spotrebu ropy o 63%; Pri vyprážaní zemiakových lupienkov môže znížiť spotrebu ropy o 35%-63%. Znížená spotreba paliva o 60%atď. [81].

Singthong a kol. Vyrobené jedlé filmy polysacharidov, ako je alginát sodný, karboxymetylcelulóza a pektín, ktoré sa použili na povlak vyprážaných banánových prúžkov, a po vyprážaní študovali rýchlosť absorpcie oleja. Výsledky ukázali, že pektín a karboxyl vyprážané banánové prúžky potiahnuté metylcelulózou vykazovali lepšiu senzorickú kvalitu, z ktorej mal pectínový jedlý film najlepší účinok na zníženie absorpcie oleja [82]. Holownia a kol. Potiahnuté filmy HPMC a MC na povrchu vyprážaných kuracích filé na preštudovanie zmien v spotrebe oleja, obsahu voľných mastných kyselín a hodnoty farieb v vyprážaní oleja. Predbežné poťahovanie môže znížiť absorpciu oleja a zlepšiť životnosť oleja [83]. Sheng Meixiang a kol. Vyrobené jedlé filmy izolátu CMC, chitosanu a sóje, potiahnuté zemiakové lupienky a vyprážané pri vysokej teplote, aby sa študovali absorpcia oleja, obsah vody, farba, obsah akrylamidu a senzorická kvalita zemiakových lupienkov. , výsledky ukázali, že jedlý film izolátu sójového proteínu má významný vplyv na zníženie spotreby oleja vyprážaných zemiakových lupienkov a chitosanový jedlý film má lepší vplyv na zníženie obsahu akrylamidu [84]. Salvador a kol. Potiahla povrch vyprážaných chobotničiek pšeničným škrobom, modifikovaným kukuričným škrobom, dextrínom a lepkom, čo by mohlo zlepšiť krehkosť chobotnice a znížiť rýchlosť absorpcie oleja [85].

1.1.3.7 Aplikácia v pečive

Jedlý film sa môže použiť ako hladký povlak na zlepšenie vzhľadu pečiva; Môže sa používať ako bariéra vlhkosti, kyslíka, mastnoty atď. Na zlepšenie trvanlivosti pečiva pečiva, napríklad chitosanový jedlý film sa používa na povrchové poťahovanie chleba, ktorý sa dá použiť aj ako lepidlo na svieže občerstvenie a občerstvenie, Napríklad pražené arašidy sú často potiahnuté lepidlami, aby sa natiahla soľ a korenie [87].

Christos a kol. Vyrobené jedlé filmy alginátu sodného a srvátkového proteínu a potiahli ich na povrch probiotického chleba Lactobacillus rhamnosus. Štúdia ukázala, že miera prežitia probiotík sa významne zlepšila, ale dva typy chleba ukázali, že tráviace mechanizmy sú veľmi podobné, takže poťahovanie jedlého filmu nemení textúru, chuť a termofyzikálne vlastnosti chleba [88]. Panuwat a kol. Pridal sa extrakt z indického husacieho strediska do matrice metylcelulózy na prípravu jedlého kompozitného filmu a použil ho na zachovanie čerstvosti pražených kešu. Výsledky ukázali, že kompozitný jedlý film by mohol účinne inhibovať pražené kešu počas skladovania. Kvalita sa zhoršila a trvanlivosť pražených kešu sa predĺžila až o 90 dní [89]. Schou a kol. Vyrobil priehľadný a flexibilný jedlý film s kazeinátom sodným a glycerínom a študoval jeho mechanické vlastnosti, priepustnosť vody a jeho balenie na plátky pečeného chleba. Výsledky ukázali, že jedlý film sodného zabalený pečený chlieb zabalený. Po chrbte sa môže jeho tvrdosť znížiť do 6 hodín po skladovaní pri teplote miestnosti [90]. Du a kol. Používa sa jedlý film na báze jablka a jedlý film na báze paradajok pridaný s rastlinnými éterickými olejmi na zabalenie pečeného kuracieho mäsa, ktoré pred pražením inhibovali nielen rast mikroorganizmov, ale po pražení tiež zvýšili chuť kuracieho mäsa [91]. Javanmard a kol. Pripravil jedlý film pšeničného škrobu a použil ho na zabalenie pečených jadier pistácie. Výsledky ukázali, že jedlý film škrobu by mohol zabrániť oxidačnému žlčeniu orechov, zlepšiť kvalitu orechov a predĺžiť ich trvanlivosť [92]. Majid a kol. Používa sa jedlý film srvátkového proteínu na pokrytie pražených arašidov, ktoré môžu zvýšiť kyslíkovú bariéru, znížiť arašidové žlčenie, zlepšiť praženú arašidovú krehkosť a predĺžiť jej obdobie skladovania [93].

1.1.3.8 Aplikácia v cukrárskych výrobkoch

Priemysel cukroviniek má vysoké požiadavky na šírenie prchavých komponentov, takže pre čokoládu a cukrovinky s leštenými povrchmi je potrebné použiť vodne rozpustné jedlé filmy na nahradenie potiahnutej kvapaliny obsahujúcej prchavé komponenty. Jedlý obalový film môže tvoriť hladký ochranný film na povrchu cukroviniek, aby sa znížila migrácia kyslíka a vlhkosti [19]. Aplikácia srvátkových proteínových filmov v cukrárni môže významne znížiť difúziu jeho prchavých komponentov. Keď sa čokoláda používa na zapuzdrenie mastných potravín, ako sú sušienky a arašidové maslo, olej bude migrovať do vonkajšej vrstvy čokolády, čím sa čokoláda lepí a spôsobí fenomén „reverzného mrazu“, ale vnútorný materiál sa vyschne, čo bude mať za následok Zmena jeho chuti. Pridanie vrstvy jedlého obalového materiálu s funkciou tukovej bariéry môže tento problém vyriešiť [94].

Nelson a kol. použil metylcelulózový jedlý film na obliekanie cukroviniek obsahujúcich viac lipidov a vykazoval veľmi nízku permeabilitu lipidov, čím inhiboval fenomén polevy v čokoláde [95]. Meyers aplikoval na žuvačku, ktorý by mohol zlepšiť jej adhéziu, znížiť prchanie vody a predĺžiť jej trvanlivosť [21]. Voda pripravená Fadini a kol. Danollagen-cocoa maslo jedlý kompozitný film sa študoval pre jeho mechanické vlastnosti a priepustnosť vody a používa sa ako povlak pre čokoládové výrobky s dobrými výsledkami [96].

1.1.4 Jedlé filmy založené na celulóze

Jedlý film založený na celulóze je druh jedlého filmu vyrobeného z najhojnejšej celulózy a jej derivátov v prírode ako hlavných surovín. Jedlý film na báze celulózy je bez zápachu a bez chuti a má dobrú mechanickú pevnosť, vlastnosti olejovej bariéry, priehľadnosť, flexibilitu a dobré vlastnosti plynovej bariéry. V dôsledku hydrofilnej povahy celulózy je však rezistencia jedlého filmu na báze celulózy vo všeobecnosti relatívne slabá [82, 97-99].

Jedný film na celulóza vyrobený z odpadových materiálov v výrobe potravinárskeho priemyslu môže získať jedlé obalové filmy s vynikajúcim výkonom a môže znovu použiť odpadové materiály na zvýšenie pridanej hodnoty výrobkov. Ferreira a kol. Zmiešané ovocné a zeleninové zvyšky prášku s práškom zo zemiakov na prípravu jedlého kompozitného filmu na báze celulózy a aplikovali ho na povlak hloh na zachovanie čerstvosti a dosiahol dobré výsledky [62]. Tan Huizi a kol. Použité vlákniny z výživy extrahovanej z bôbov ako základného materiálu a pridané určité množstvo zahusťovadla na prípravu jedlého filmu sójovej vlákniny, ktorá má dobré mechanické vlastnosti a vlastnosti bariéry [100], ktorý sa používa hlavne na zabalenie korenia s rýchlym občerstvením. , je pohodlné a výživné rozpustiť balík materiálu priamo v horúcej vode.

Vodo-rozpustné deriváty celulózy, ako je metylcelulóza (MC), karboxymetylcelulóza (CMC) a hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC), môžu tvoriť kontinuálnu matricu a bežne sa používajú pri vývoji a výskume jedlých filmov. Xiao Naiyu a kol. MC sa použil ako hlavný substrát tvoriaci film, pridal polyetylénglykol a chlorid vápenatého a ďalšie pomocné materiály, pripravil MC Edibilný film pomocou metódy obsadenia a aplikoval ho na zachovanie olecranonu, ktorý môže predĺžiť Olelecranonove ústa. Tribina broskyne je 4,5 dňa [101]. Esmaeili a kol. Pripravený MC Edibilný film obsadením a aplikovaným na povlak mikrokapsúl rastlinného éterického oleja. Výsledky ukázali, že film MC má dobrý efekt blokovania oleja a môže sa aplikovať na balenie potravín, aby sa zabránilo kazre mastných kyselín [102]. Tian a kol. Modifikované filmy MC s kyselinou stearovou a nenasýtenými mastnými kyselinami, ktoré by mohli zlepšiť vlastnosti MC jedlých filmov MC [103]. Lai Fengying a kol. študoval účinok typu rozpúšťadla na proces tvorby filmu MC Edibilný film a bariérové ​​vlastnosti a mechanické vlastnosti jedlého filmu [104].

CMC membrány majú dobré bariérové ​​vlastnosti pre O2, CO2 a oleje a široko sa používajú v oblasti potravín a liekov [99]. Bifani a kol. Pripravené CMC membrány a študovali účinok extraktov listov na vlastnosti vodnej bariéry a vlastnosti plynovej bariéry membrán. Výsledky ukázali, že pridanie extraktov listov by mohlo významne zlepšiť vlastnosti membrán vlhkosti a kyslíkovej bariéry, ale nie pre CO2. Vlastnosti bariéry súvisia s koncentráciou extraktu [105]. De Moura a kol. Pripravené chitosanové nanočastice vystužili CMC filmy a študovali tepelnú stabilitu, mechanické vlastnosti a rozpustnosť vodnej rozpustnosti kompozitných filmov. Výsledky ukazujú, že chitosan nanočastice môžu účinne zlepšiť mechanické vlastnosti a tepelnú stabilitu CMC filmov. Sex [98]. Ghanbarzadeh a kol. Pripravené jedlé filmy CMC a študovali účinky kyseliny glycerolu a olejovej na fyzikálno -chemické vlastnosti CMC filmov. Výsledky ukázali, že bariérové ​​vlastnosti filmov sa významne zlepšili, ale mechanické vlastnosti a priehľadnosť sa znížili [99]. Cheng a kol. Pripravil karbboxymetylcelulózu-konjac glukomannanový kompozitný film glukomannan a študoval účinok palmového oleja na fyzikálno-chemické vlastnosti kompozitného filmu. Výsledky ukázali, že menšie lipidové mikrosféry môžu významne zvýšiť kompozitný film. Povrchová hydrofóbnosť a zakrivenie kanála pre permeula molekuly vody môžu zlepšiť výkon bariéry vlhkosti membrány [106].

HPMC má dobré vlastnosti tvoriace filmy a jeho film je flexibilný, priehľadný, bezfarebný a bez zápachu a má dobré vlastnosti olejovej bariéry, ale jeho mechanické vlastnosti a vlastnosti blokujúce vodu je potrebné vylepšiť. Štúdia Zuniga a kol. ukázali, že počiatočná mikroštruktúra a stabilita roztoku tvorby filmu HPMC môžu významne ovplyvniť povrchovú a vnútornú štruktúru filmu a spôsob vstupu olejových kvapôčok počas tvorby štruktúry filmu môže významne ovplyvniť priepustnosť svetla a povrchovú aktivitu v oblasti povrchu film. Pridanie agenta môže zlepšiť stabilitu roztoku tvorby filmu, ktorý zase ovplyvňuje štruktúru povrchu a optické vlastnosti filmu, ale mechanické vlastnosti a priepustnosť vzduchu nie sú znížené [107]. Klangmuang a kol. Používa sa organicky modifikované hlinky a včelie vosk na vylepšenie a modifikáciu jedlého filmu HPMC na zlepšenie mechanických vlastností a bariérových vlastností filmu HPMC. Štúdia ukázala, že po modifikácii včiel a hliny boli mechanické vlastnosti jedlého filmu HPMC porovnateľné s vlastnosťami jedlého filmu. Výkonnosť komponentov vlhkosti sa zlepšila [108]. Dogan a kol. Pripravený HPMC Edibilný film a použil mikrokryštalickú celulózu na vylepšenie a modifikáciu filmu HPMC a študoval priepustnosť vody a mechanické vlastnosti filmu. Výsledky ukázali, že vlastnosti bariéry vlhkosti modifikovaného filmu sa významne nezmenili. , ale jeho mechanické vlastnosti sa výrazne zlepšili [109]. Choi a kol. Pridal sa oregano list a éterický olej z bergamotu do matrice HPMC na prípravu jedlého kompozitného filmu a aplikoval ho na zachovanie povlaku čerstvých sliviek. Štúdia ukázala, že jedlý kompozitný film môže účinne inhibovať dýchanie sliviek, znížiť produkciu etylénu, zníženie rýchlosti chudnutia a zlepšenie kvality sliviek [110]. Esteghlal a kol. Zmiešané HPMC s želatínou na prípravu jedlých kompozitných filmov a študované jedlé kompozitné filmy. Fyzikálno -chemické vlastnosti, mechanické vlastnosti a kompatibilita želatíny HPMC ukázali, že v ťahu v ťahu HPMC želatínových kompozitných filmov sa významne nezmenili, čo by sa mohlo použiť pri príprave liečivých kapsúl [111]. Villacres a kol. študovali mechanické vlastnosti, vlastnosti plynovej bariéry a antibakteriálne vlastnosti HPMC-Cassava Starch Elast Composite Films. Výsledky ukázali, že kompozitné filmy mali dobré vlastnosti kyslíkovej bariéry a antibakteriálne účinky [112]. Byun a kol. Pripravené kompozitné membrány ShellaC-HPMC a študovali účinky typov emulgátorov a koncentrácie Shellac na kompozitné membrány. Emulgátor znížil vlastnosti blokovania vody kompozitnej membrány, ale jej mechanické vlastnosti sa významne neznížili; Pridanie Shellac výrazne zlepšilo tepelnú stabilitu HPMC membrány a jeho účinok sa zvýšil so zvýšením koncentrácie Shellac [113].

1.1.5 Edijové filmy založené na škrobu

Škrob je prírodný polymér na prípravu jedlých filmov. Má výhody širokého zdroja, nízkej ceny, biokompatibility a výživovej hodnoty a široko sa používa v potravinárskom a farmaceutickom priemysle [114-117]. Nedávno sa objavili prieskumy čistých filmov a jedlých kompozitných filmov založených na škrobu na skladovanie a uchovávanie potravín jeden za druhým [118]. Vysoký amylózny škrob a jeho hydroxypropylovaný upravený škrob je hlavnými materiálmi na prípravu jedlých filmov na báze škrobu [119]. Retrogradácia škrobu je hlavným dôvodom jeho schopnosti tvoriť film. Čím vyšší je obsah amylózy, tým pevnejšie je intermolekulárne spojenie, tým ľahšie je produkovať retrogradáciu a tým lepšia vlastnosť tvoriaca film a konečná pevnosť v ťahu filmu. väčší. Amylóza môže vyrábať vo vode rozpustné filmy s nízkou priepustnosťou kyslíka a bariérové ​​vlastnosti filmov s vysokým obsahom amylózy sa v prostredí s vysokou teplotou neznížia, čo môže účinne chrániť zabalené jedlo [120].

Film na jedlý škrob, bezfarebný a bez zápachu, má dobrú priehľadnosť, rozpustnosť vo vode a vlastnosti plynovej bariéry, ale vykazuje relatívne silnú hydrofilnosť a zlé vlastnosti bariéry vlhkosti, takže sa používa hlavne v obalení kyslíka a olejovej bariéry [121-123]. Okrem toho sú membrány založené na škroboch náchylné na starnutie a retrogradáciu a ich mechanické vlastnosti sú relatívne zlé [124]. Aby sa prekonali vyššie uvedené nedostatky, môže byť škrob modifikovaný fyzikálnymi, chemickými, enzymatickými, genetickými a aditívnymi metódami na zlepšenie vlastností jedlých filmov na báze škrobu [114].

Zhang Zhengmao a kol. Používa sa ultra jemný škrob Edible Film na pokrytie jahôd a zistil, že môže účinne znížiť stratu vody, oneskoriť zníženie obsahu rozpustného obsahu cukru a účinne predĺžiť obdobie skladovania jahôd [125]. Garcia a kol. Modifikovaný škrob s rôznymi pomermi reťazca, aby sa získala modifikovaná tekutina tvoriaca film, ktorá sa používala na konzerváciu filmu s čerstvým jahodom. Miera miery a rozkladu bola lepšia ako miera nepotiahnutej skupiny [126]. Ghanbarzadeh a kol. Modifikovaný škrob pomocou zosieťovania kyseliny citrónovej a získal chemicky zosieťovaný modifikovaný škrobový film. Štúdie ukázali, že po modifikácii zosieťovania sa zlepšili vlastnosti bariéry vlhkosti a mechanické vlastnosti škrobových filmov [127]. Gao Qunyu a kol. Vykonané enzymatické hydrolýzne ošetrenie škrobu a získané fólium s jedlým škrobom a jeho mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ťahu, predĺženie a odolnosť voči skladaniu, sa zvýšila a výkon bariéry vlhkosti sa zvýšil so zvýšením enzýmovej doby pôsobenia. významne sa zlepšilo [128]. Parra a kol. Pridané zosieťovacie činidlo do Tapioca škrobu na prípravu jedlého filmu s dobrými mechanickými vlastnosťami a nízkou rýchlosťou prenosu vodnej pary [129]. Fonseca a kol. Použil chlórnan sodný na oxidáciu zemiakového škrobu a pripravil jedlý film oxidovaného škrobu. Štúdia ukázala, že jej rýchlosť prenosu vodnej pary a rozpustnosť vo vode boli významne znížené, čo sa dá aplikovať na balenie potravín s vysokou vodnou aktivitou [130].

Zloženie škrobu s inými jedlými polymérmi a plastifikátormi je dôležitou metódou na zlepšenie vlastností jedlých filmov na báze škrobu. V súčasnosti sú bežne používanými komplexnými polymérmi väčšinou hydrofilné koloidy, ako je pektín, celulóza, polysacharid morských rias, chitosan, karagén a xantánska ďasná [131].

Maria Rodriguez a kol. Ako hlavné materiály sa používajú zemiakový škrob a plastifikátory alebo povrchovo aktívne látky na prípravu jedlých filmov na báze škrobu, čo ukazuje, že plastifikátory môžu zvýšiť flexibilitu filmu a povrchovo aktívne látky môžu znížiť roztiahnuteľnosť filmu [132]. Santana a kol. použili nanovlákna na vylepšenie a modifikáciu jedlých filmov Cassava škrobu a získali jedlé kompozitné filmy založené na škrobu so zlepšenými mechanickými vlastnosťami, vlastnosťami bariéry a tepelnou stabilitou [133]. Azevedo a kol. Zložené srvátkový proteín s termoplastickým škrobom na prípravu jednotného filmového materiálu, čo naznačuje, že srvátkový proteín a termoplastický škrob majú silnú medzifázovú adhéziu a srvátkový proteín môže významne zlepšiť dostupnosť škrobu. Blokovanie vody a mechanické vlastnosti jedlých filmov [134]. Edhirij a kol. Pripravil jedlý film založený na tapiokoch a študoval účinok plastifikátora na fyzikálnu a chemickú štruktúru, mechanické vlastnosti a tepelné vlastnosti filmu. Výsledky ukazujú, že typ a koncentrácia plastifikátora môžu významne ovplyvniť film Tapioca škrobu. V porovnaní s inými plastifikátormi, ako je močovina a trietylénglykol, má pektín najlepší plastifikačný efekt a pektínovo plasticizovaný škrobový film má dobré vlastnosti blokujúce vodu [135]. Saberi a kol. Na prípravu jedlých kompozitných filmov sa použil škrob PEA, guar gum a glycerín. Výsledky ukázali, že škrob PEA hral hlavnú úlohu v hrúbke filmu, hustote, súdržnosti, priepustnosti vody a pevnosti v ťahu. Guar guma môže ovplyvniť pevnosť v ťahu a elastický modul membrány a glycerol môže zlepšiť flexibilitu membrány [136]. Ji a kol. Zložené chitosan a kukuričný škrob a pridal nanočastice uhličitanu vápenatého na prípravu antibakteriálneho filmu na báze škrobu. Štúdia ukázala, že medzi škrobom a chitosanom sa vytvorili intermolekulárne vodíkové väzby a mechanické vlastnosti filmu boli a antibakteriálne vlastnosti sa zvýšili [137]. Meira a kol. Vylepšený a modifikovaný kukuričný škrob Etbakteriálny film s kaolínovými nanočasticami a mechanické a tepelné vlastnosti kompozitného filmu sa zlepšili a antibakteriálny účinok nebol ovplyvnený [138]. Ortega-Toro a kol. Pridal HPMC do škrobu a pridal sa na prípravu jedlého filmu kyselina citrónová. Štúdia ukázala, že pridanie HPMC a kyseliny citrónovej môže účinne inhibovať starnutie škrobu a znížiť priepustnosť vody jedlého filmu, ale vlastnosti kyslíkovej bariéry klesajú [139].

1.2 Polymérne hydrogély

Hydrogély sú triedou hydrofilných polymérov s trojrozmernou sieťovou štruktúrou, ktorá je nerozpustná vo vode, ale môže sa opuchnúť vodou. Makroskopicky má hydrogel určitý tvar, nemôže prúdiť a je pevnou látkou. Mikroskopicky môžu byť vo vode rozpustné molekuly distribuované v rôznych tvaroch a veľkostiach v hydrogéle a difúzne pri rôznych rýchlostiach difúzie, takže hydrogel vykazuje vlastnosti roztoku. Vnútorná štruktúra hydrogélov má obmedzenú pevnosť a je ľahko zničená. Je v stave medzi tuhou látkou a tekutinou. Má podobnú elasticitu ako pevná látka a je jasne odlišná od skutočnej pevnej solídne.

1.2.1 Prehľad polymérnych hydrogélov

1.2.1.1 Klasifikácia polymérnych hydrogélov

Polymérový hydrogel je trojrozmerná sieťová štruktúra tvorená fyzikálnym alebo chemickým zosieťovaním medzi molekulami polymérov [143-146]. Absorbuje veľké množstvo vody vo vode, aby sa napučal sám, a zároveň dokáže udržať svoju trojrozmernú štruktúru a byť nerozpustný vo vode. voda.

Existuje mnoho spôsobov, ako klasifikovať hydrogély. Na základe rozdielu v zosieťovacích vlastnostiach sa dajú rozdeliť na fyzikálne gély a chemické gély. Fyzikálne gély sa tvoria relatívne slabými vodíkovými väzbami, iónovými väzbami, hydrofóbnymi interakciami, van der Waalsovými silami a fyzickým zapletením medzi molekulárnymi reťazcami polymérov a inými fyzikálnymi silami a môžu sa previesť na roztoky v rôznych vonkajších prostrediach. Nazýva sa reverzibilný gél; Chemický gél je zvyčajne trvalá trojrozmerná sieťová štruktúra vytvorená zosieťovaním chemických väzieb, ako sú kovalentné väzby v prítomnosti tepla, svetla, iniciátora atď. Po vytvorení gélu je ireverzibilný a trvalý, tiež známy ako Pre skutočný kondenzát [147-149]. Fyzikálne gély vo všeobecnosti nevyžadujú chemickú modifikáciu a majú nízku toxicitu, ale ich mechanické vlastnosti sú relatívne zlé a je ťažké odolať veľkému vonkajšiemu stresu; Chemické gély majú vo všeobecnosti lepšiu stabilitu a mechanické vlastnosti.

Na základe rôznych zdrojov je možné hydrogély rozdeliť na hydrogély syntetických polymérov a prírodné polymérne hydrogély. Hydrogély syntetického polyméru sú hydrogély tvorené chemickou polymerizáciou syntetických polymérov, najmä vrátane kyseliny polyakrylovej, polyvinylacetátu, polyakrylamidu, polyetylénexid atď.; Prírodné polymérne hydrogély sú polymérne hydrogély, ktoré sa tvoria zosieťovaním prírodných polymérov, ako sú polysacharidy a proteíny v prírode, vrátane celulózy, alginátu, škrobu, agarózy, kyseliny hyalurónovej, želatíny a kolagénu [6, 7, 150], 151]. Prírodné polymérne hydrogély majú zvyčajne charakteristiky širokého zdroja, nízkej ceny a nízkej toxicity a syntetické polymérne hydrogély sa vo všeobecnosti ľahko spracúvajú a majú veľké výťažky.

Na základe rôznych reakcií na vonkajšie prostredie je možné hydrogély rozdeliť aj na tradičné hydrogély a inteligentné hydrogély. Tradičné hydrogély sú relatívne necitlivé na zmeny vo vonkajšom prostredí; Inteligentné hydrogély môžu cítiť malé zmeny vo vonkajšom prostredí a vytvárajú zodpovedajúce zmeny vo fyzickej štruktúre a chemických vlastnostiach [152-156]. Pre hydrogély citlivé na teplotu sa objem mení s teplotou životného prostredia. Takéto polymérne hydrogély zvyčajne obsahujú hydrofilné skupiny, ako je hydroxyl, éter a amid alebo hydrofóbne skupiny, ako je metyl, etyl a propyl. Teplota vonkajšieho prostredia môže ovplyvniť hydrofilnú alebo hydrofóbnu interakciu medzi molekulami gélu, vodíkovou väzbou a interakciou medzi molekulami vody a polymérnymi reťazcami, čím ovplyvňuje rovnováhu gélového systému. V prípade hydrogélov citlivých na pH systém zvyčajne obsahuje skupiny modifikujúce kyselinu, ako sú karboxylové skupiny, skupiny kyseliny sulfónovej alebo aminoskupiny. V meniacich sa prostredí pH môžu tieto skupiny absorbovať alebo uvoľňovať protóny, čím sa mení vodíková väzba v géli a rozdiel medzi koncentráciami vnútorných a vonkajších iónov, čo vedie k zmene objemu gélu. Pre elektrické pole, hydrogély magnetické pole a svetlo obsahujú funkčné skupiny, ako sú polyelektrolyty, oxidy kovov a fotosenzitívne skupiny. Pri rôznych vonkajších stimuloch sa zmení teplota systému alebo ionizácia a potom sa objem gélu mení podľa princípu podobného teplote alebo hydrogélu citlivým na pH.

Na základe rôznych gélových správ sa môžu hydrogély rozdeliť na gély vyvolané za studena a gély vyvolané tepelnou tepelnou hodnotou [157]. Studený gél, označovaný ako studený gél, je makromolekula, ktorá existuje vo forme náhodných cievok pri vysokej teplote. Počas procesu chladenia sa v dôsledku pôsobenia intermolekulárnych vodíkových väzieb postupne vytvárajú špirálové fragmenty, čím sa proces dokončuje z roztoku. Prechod na gél [158]; Termo-indukovaný gél, označovaný ako tepelný gél, je makromolekula v stave roztoku pri nízkej teplote. Počas procesu vykurovania sa pomocou hydrofóbnej interakcie atď. Trojrozmerná sieťová štruktúra tvorí atď., Ktoré dokončujú prechod na gél [159], 160].

Hydrogély sa dajú tiež rozdeliť na homopolymérne hydrogély, kopolymerizované hydrogély a interpenetratívne sieťové hydrogély založené na rôznych sieťových vlastnostiach, mikroskopických hydrogéloch a makroskopických hydrogéloch založených na rôznych veľkostiach gélov a biologicky odbúrateľných vlastností. Inak rozdelené na degradovateľné hydrogély a nedegradovateľné hydrogély.

1.2.1.2 Aplikácia prírodných polymérnych hydrogélov

Prírodné polymérne hydrogély majú charakteristiky dobrej biokompatibility, vysokej flexibility, bohatých zdrojov, citlivosti na životné prostredie, vysokej uchovávania vody a nízkej toxicity a široko sa používajú v biomedicíne, spracovaní potravín, ochrany životného prostredia, poľnohospodárstvo a výroba lesníctva. Používa sa v priemysle a iných oblastiach [142, 161-165].

Aplikácia prírodných polymérnych hydrogélov v biomedicínskych poliach. Prírodné polymérne hydrogély majú dobrú biokompatibilitu, biologicky odbúrateľnosť a žiadne toxické vedľajšie účinky, takže sa môžu používať ako obväzy rany a priamo kontaktovať ľudské tkanivá, ktoré môžu účinne znížiť inváziu mikroorganizmov in vitro, zabrániť strate telesných tekut prejsť cez. Podporuje hojenie rán; Môže sa použiť na prípravu kontaktných šošoviek s výhodami pohodlného nosenia, dobrej permeability kyslíka a pomocným ošetrením očných chorôb [166, 167]. Prírodné polyméry sú podobné štruktúre živých tkanív a môžu sa podieľať na normálnom metabolizme ľudského tela, takže takéto hydrogély sa môžu použiť ako materiály na lešenie na tkanivové inžinierstvo, opravu chrupavky tkanivového inžinierstva atď. tvarované a injekčné lešenia. Vopred založené stenty využívajú vodu Špeciálnu trojrozmernú sieťovú štruktúru gélu jej umožňuje hrať určitú podpornú úlohu v biologických tkanivách a zároveň poskytovať špecifický a dostatočný rastový priestor pre bunky a môže tiež vyvolať rast buniek, diferenciáciu a degradáciu a degradáciu a Absorpcia ľudským telom [168]. Stenty s injekčným moldrou využívajú fázové správanie sa hydrogélov na rýchle vytvorenie gélov po injekcii do tečúceho stavu roztoku, ktorý môže minimalizovať bolesť pacientov [169]. Niektoré prírodné polymérne hydrogély sú citlivé na životné prostredie, takže sa široko používajú ako uvoľňovacie materiály s kontrolou liečiva, takže lieky zapuzdrené v nich sa môžu uvoľniť do požadovaných častí ľudského tela načasovaným a kvantitatívnym spôsobom, čím sa zníži toxický a bočný Účinky liekov na ľudské telo [170].

Aplikácia prírodných polymérnych hydrogélov v poliach súvisiacich s potravinami. Prírodné polymérne hydrogély sú dôležitou súčasťou troch jedál ľudí denne, ako sú niektoré dezerty, cukríky, náhrady mäsa, jogurt a zmrzlina. Často sa používa ako potravinová prísadňa v potravinárskych komoditách, ktoré môžu zlepšiť jeho fyzické vlastnosti a dávať mu hladkú chuť. Napríklad sa používa ako zahusťovadlo v polievkach a omáčkach, ako emulgátor v šťavy a ako suspendovacie činidlo. V mliečnych nápojoch ako gulové činidlo v pudingoch a aspiách, ako čistiaci prostriedok a stabilizátor peny v pive, ako inhibítor synerézy v syre, ako spojivo v klobásach, pretože inhibítory retrogradácie škrobu sa používajú v chlebe a masle [171-174 ]. Z príručky s potravinami Additive je zrejmé, že veľké množstvo prírodných polymérnych hydrogélov je schválených ako potravinové prísady na spracovanie potravín [175]. Prírodné polymérne hydrogély sa používajú ako výživové opevnenie pri vývoji zdravotných výrobkov a funkčných potravín, ako sú výživové vlákna, používané v produktoch na chudnutie a anti-konstipačných výrobkov [176, 177]; Ako prebiotiká sa používajú v výrobkoch a výrobkoch zdravotnej starostlivosti z hrubého čreva na prevenciu rakoviny hrubého čreva [178]; Prírodné polymérne hydrogély sa môžu vyrobiť na jedlé alebo degradovateľné povlaky alebo filmy, ktoré sa môžu použiť v oblasti materiálov na obal potravín, ako je ovocie a rastlinná zachovanie, ich potiahnutím na ovocie a zeleninu na povrch ovocia a zeleniny a udržujte ovocie a zeleninu čerstvé a jemné; Môže sa tiež použiť ako obalové materiály pre pohodlné potraviny, ako sú klobásy a korenie na uľahčenie čistenia [179, 180].

Aplikácie prírodných polymérnych hydrogélov v iných oblastiach. Pokiaľ ide o každodenné potreby, môže sa pridať do krémovej starostlivosti o pleť alebo kozmetike, čo môže nielen zabrániť vysychaniu produktu v skladovaní, ale aj trvajúce zvlhčujúce a zvlhčovanie pokožky; Môže sa použiť na štýl, zvlhčovanie a pomalé uvoľňovanie vôní v kozmetickom make -upu; Môže sa používať v denných potrebách, ako sú papierové utierky a plienky [181]. V poľnohospodárstve sa môže použiť na odolávanie sucha a ochranu sadeníc a zníženie intenzity pracovnej sily; Ako povlakové činidlo pre semená rastlín môže významne zvýšiť mieru klíčenia semien; Pri použití pri transplantácii sadeníc môže zvýšiť mieru prežitia sadeníc; pesticídy, zlepšujú využitie a znižujú znečistenie [182, 183]. Pokiaľ ide o životné prostredie, používa sa ako flokulant a adsorbent na čistenie odpadových vôd, ktoré často obsahuje ióny ťažkých kovov, aromatické zlúčeniny a farbivá na ochranu vodných zdrojov a zlepšenie životného prostredia [184]. V priemysle sa používa ako dehydratačné činidlo, vŕtacie mazivo, materiál na obal kábla, tesniaca materiál a činidlo skladovania za studena atď. [185].

1.2.2 Termogel hydroxypropylmetylcelulózy

Celulóza je prírodná makromolekulárna zlúčenina, ktorá sa študovala najskoršie, má najbližší vzťah s ľuďmi a má najhojnejšiu povahu. Je široko prítomný vo vyšších rastlinách, riasach a mikroorganizmoch [186, 187]. Celulóza postupne priťahovala rozsiahlu pozornosť v dôsledku svojho širokého zdroja, nízkej ceny, obnoviteľných, biologicky odbúrateľných, bezpečných, netoxických a dobrých biokompatibility [188].

1.2.2.1 Celulóza a jej éterové deriváty

Celulóza je lineárny polymér s dlhým reťazcom tvorený spojením štruktúrnych jednotiek D-anhydroglukózy prostredníctvom β-1,4 glykozidných väzieb [189-191]. Nerozpustný. S výnimkou jednej koncovej skupiny na každom konci molekulárneho reťazca sú v každej jednotke glukózy tri polárne hydroxylové skupiny, ktoré môžu za určitých podmienok tvoriť veľký počet intramolekulárnych a intermolekulárnych vodíkových väzieb; a celulóza je polycyklická štruktúra a molekulárny reťazec je polotuhý. Reťaz, vysoká kryštalinita a vysoko pravidelná štruktúra, takže má charakteristiky vysokého stupňa polymerizácie, dobrú molekulárnu orientáciu a chemickú stabilitu [83, 187]. Pretože reťazec celulózy obsahuje veľké množstvo hydroxylových skupín, môže byť chemicky modifikovaný rôznymi metódami, ako je esterifikácia, oxidácia a étifikácia, aby sa získali celulózové deriváty s vynikajúcimi vlastnosťami aplikácie [192, 193].

Deriváty celulózy sú jedným z najstarších skúmaných a produkovaných výrobkov v oblasti polymérnej chémie. Sú to polymérne jemné chemické materiály so širokou škálou použitia, ktoré sú chemicky modifikované z prírodnej polymérnej celulózy. Medzi nimi sa široko používajú étery celulózy. Je to jeden z najdôležitejších chemických surovín v priemyselných aplikáciách [194].

Existuje mnoho odrôd éterov celulózy, z ktorých všetky majú vo všeobecnosti svoje jedinečné a vynikajúce vlastnosti a široko sa používajú v mnohých oblastiach, ako sú potraviny a medicína [195]. MC je najjednoduchší druh celulózového éteru s metylovou skupinou. So zvýšením stupňa substitúcie sa môže rozpustiť v zriedenom alkalickom roztoku, vode, alkoholu a aromatickom uhľovodíkovom rozpúšťadle, ktoré vykazujú jedinečné vlastnosti tepelného gélu. [196]. CMC je aniónový éter celulózy získaný z prírodnej celulózy alkalizáciou a okyslením.

Je to najčastejšie používaný a používaný celulózový éter, ktorý je rozpustný vo vode [197]. HPC, hydroxyalkylcelulózový éter získaný alkalizáciou a étifikáciou celulózy, má dobrú termoplasticitu a tiež vykazuje vlastnosti tepelného gélu a jeho gélová teplota je významne ovplyvnená stupňom hydroxypropylovej substitúcie [198]. HPMC, dôležitý zmiešaný éter, má tiež vlastnosti tepelného gélu a jeho gélové vlastnosti súvisia s týmito dvoma substituentmi a ich pomermi [199].

1.2.2.2 Štruktúra hydroxypropylmetylcelulózy

Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC), molekulárna štruktúra je znázornená na obrázku 1-3, je typický neiónový rozpustný éter rozpustných vo vode. Etetifikačná reakcia metylchloridu a propylénoxidu sa vykonáva na získanie [200,201] a chemická reakčná rovnica je znázornená na obrázku 1-4.

Existujú hydroxy propoxy (-[OCH2CH (CH3)] NH), metoxy (-och3) a nezreagované hydroxylové skupiny na štrukturálnej jednotke HPMC súčasne a jej výkon je odrazom spoločného pôsobenia rôznych skupín. [202]. Pomer medzi týmito dvoma substituentmi je stanovený hmotnostným pomerom dvoch étefikujúcich činidiel, koncentráciou a hmotnosťou hydroxidu sodného a hmotnostným pomerom étefikujúcich činidiel na jednotku hmotnosti celulózy [203]. Hydroxy propoxy je aktívna skupina, ktorá môže byť ďalej alkylovaná a hydroxylová alkylovaná; Táto skupina je hydrofilná skupina s dlhou rozvetvenou reťazou, ktorá hrá určitú úlohu pri plastifikácii vo vnútri reťazca. Metoxy je koncová skupina s poklonou, ktorá vedie k inaktivácii tohto reakčného miesta po reakcii; Táto skupina je hydrofóbna skupina a má relatívne krátku štruktúru [204, 205]. Nereagované a novo zavedené hydroxylové skupiny môžu byť nahradené naďalej, čo vedie k pomerne zložitej konečnej chemickej štruktúre a vlastnosti HPMC sa líšia v určitom rozsahu. V prípade HPMC môže malé množstvo substitúcie urobiť svoje fyzikálno -chemické vlastnosti celkom odlišné [206], napríklad fyzikálno -chemické vlastnosti vysokého metoxy a nízkeho hydroxypropylu HPMC sú blízko MC; Výkon HPMC je blízko výkonu HPC.

1.2.2.3 Vlastnosti hydroxypropylmetylcelulózy

(1) Termognostict HPMC

HPMC reťazec má jedinečné charakteristiky hydratácie a dehydratácie v dôsledku zavedenia hydrofóbnych a hydrofilných hydroxypropylových skupín. Po zahrievaní postupne prechádza gélovou konverziou a po ochladení sa vráti do stavu roztoku. To znamená, že má tepelne indukované gélové vlastnosti a gelačný jav je reverzibilný, ale nie identický proces.

Pokiaľ ide o gelačný mechanizmus HPMC, je všeobecne akceptované, že pri nižších teplotách (pod teplotou géla) sú HPMC v roztoku a molekulách polárnej vody viazané spolu vodíkovými väzbami, aby sa vytvorila takzvaná supramolekulárna štruktúra podobná „vtákom“. Medzi molekulárnymi reťazcami hydratovaného HPMC, okrem toho, existuje niekoľko jednoduchých zapletení, existuje niekoľko ďalších interakcií. Keď sa teplota zvyšuje, HPMC najprv absorbuje energiu na prelomenie intermolekulárnych vodíkových väzieb medzi molekulami vody a molekulami HPMC, ničí molekulárnu štruktúru podobnú klietke, postupne stráca viazanú vodu v molekulárnom reťazci a vystavuje hydroxypropylové a metoxy skupiny. Keď sa teplota naďalej zvyšuje (na dosiahnutie teploty gélu), molekuly HPMC postupne tvoria trojrozmernú sieťovú štruktúru prostredníctvom hydrofóbnej asociácie, HPMC gély sa nakoniec tvoria [160, 207, 208].

Pridanie anorganických solí má určitý vplyv na teplotu gélu HPMC, niektoré znižujú teplotu gélu v dôsledku vysotenia javu a iné zvyšujú teplotu gélu v dôsledku javu rozpúšťania soli [209]. S pridaním solí, ako je NaCl, dochádza k javu vysotenia a gélovej teploty HPMC sa znižuje [210, 211]. Po pridaní soli do HPMC sú molekuly vody naklonené k kombinácii so soľnými iónmi, takže vodíková väzba medzi molekulami vody a HPMC je zničená, vodná vrstva okolo molekúl HPMC sa konzumuje a molekuly HPMC sa môžu rýchlo uvoľňovať Hydrofóbnosť. Asociácia, teplota tvorby gélu sa postupne znižuje. Naopak, keď sa pridajú soli ako NASCN, dochádza k javu rozpúšťania soli a zvyšuje sa teplota gélu HPMC [212]. Poradie klesajúceho účinku aniónov na teplotu gélu je: SO42-> S2O32-> H2PO4-> F−> Cl-> BR -> NO3−> I−> Zvýšenie gélovej teploty je: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> Ba2+ [213].

Keď sa pridajú niektoré organické malé molekuly, ako sú monohydrické alkoholy obsahujúce hydroxylové skupiny, teplota gélu sa zvyšuje so zvýšením pridaného množstva, vykazuje maximálnu hodnotu a potom klesá, až kým nedôjde k separácii fázy [214, 215]. Je to hlavne kvôli jeho malej molekulovej hmotnosti, ktorá je porovnateľná s hmotnosťou molekúl vody v poradí veľkosti a môže dosiahnuť miešateľnosť molekulárnej úrovne po zložení.

(2) Rozpustnosť HPMC

HPMC má vlastnosti nerozpustné na horúcu vodu a rozpustné v studenej vode podobné MC, ale možno ich rozdeliť na typ disperzie za studena a typ disperzie horúcej disperzie podľa rôznych rozpustnosti vo vode [203]. HPMC s dispergáciou za studena sa môže rýchlo rozptýliť vo vode v studenej vode a jej viskozita sa po určitom období zvyšuje a je skutočne rozpustená vo vode; Naopak HPMC dispergované teplom ukazuje aglomeráciu pri pridávaní vody pri nižšej teplote, ale je ťažšie ho pridať. Vo vode s vysokou teplotou je možné HPMC rýchlo rozptýliť a viskozita sa zvyšuje po znížení teploty, čím sa stáva skutočným vodným roztokom HPMC. Rozpustnosť HPMC vo vode súvisí s obsahom metoxy skupín, ktoré sú nerozpustné v horúcej vode nad 85 ° C, 65 ° C a 60 ° C od vysokých po nízky. Všeobecne povedané, HPMC je nerozpustný v organických rozpúšťadlách, ako je acetón a chloroform, ale rozpustný vo vodnom roztoku etanolu a zmiešaných organických roztokoch.

(3) Tolerancia soli HPMC

Nononická povaha HPMC spôsobuje, že nie je možné ionizovať vo vode, takže nebude reagovať s kovovými iónmi na zrážanie. Pridanie soli však ovplyvní teplotu, pri ktorej sa vytvára gél HPMC. Keď sa koncentrácia soli zvyšuje, gélová teplota HPMC klesá; Ak je koncentrácia soli nižšia ako bod flokulácie, viskozita roztoku HPMC sa môže zvýšiť, takže pri aplikácii sa dá účel zahusťovania dosiahnuť pridaním primeraného množstva soli [210, 216].

(4) kyselina a alkalická rezistencia HPMC

Všeobecne platí, že HPMC má silnú stabilitu na báze kyseliny a nie je ovplyvnená pH pri pH 2-12. HPMC vykazuje rezistenciu na určitý stupeň zriedenej kyseliny, ale vykazuje tendenciu znižovať viskozitu koncentrovanej kyseliny; Alkálie majú na ňu malý vplyv, ale môžu sa mierne zvýšiť a potom pomaly znížiť viskozitu roztoku [217, 218].

(5) Vplyv faktora viskozity HPMC

HPMC je pseudoplastický, jeho roztok je stabilný pri teplote miestnosti a jeho viskozita je ovplyvnená molekulovou hmotnosťou, koncentráciou a teplotou. Pri rovnakej koncentrácii, čím vyššia je molekulová hmotnosť HPMC, tým vyššia je viskozita; Pri rovnakom produkte molekulovej hmotnosti, čím vyššia je koncentrácia HPMC, tým vyššia je viskozita; Viskozita produktu HPMC sa znižuje so zvýšením teploty a dosahuje teplotu tvorby gélu s náhlym zvýšením viskozity v dôsledku gélovania [9, 219, 220].

(6) Ďalšie vlastnosti HPMC

HPMC má silnú rezistenciu na enzýmy a jej rezistencia na enzýmy sa zvyšuje so stupňom substitúcie. Preto má produkt počas skladovania stabilnejšiu kvalitu ako iné cukrové výrobky [189, 212]. HPMC má určité emulgačné vlastnosti. Hydrofóbne metoxy skupiny sa môžu adsorbovať na povrchu fázy oleja v emulzii, aby sa vytvorila hrubá adsorpčná vrstva, ktorá môže pôsobiť ako ochranná vrstva; Hydroxylové skupiny rozpustné vo vode sa môžu kombinovať s vodou, aby sa zlepšila súvislá fáza. Viskozita inhibuje koalescenciu dispergovanej fázy, znižuje povrchové napätie a stabilizuje emulziu [221]. HPMC sa môže zmiešať s polymérmi rozpustnými vo vode, ako je želatína, metylcelulóza, žuvačka s jamkustom, karagénan a guma arabčina, čím sa vytvorí rovnomerný a priehľadný roztok a môže sa tiež zmiešať so plastifikátormi, ako je glycerín a polyetylénglykol. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Problémy existujúce pri aplikácii hydroxypropylmetylcelulózy

Po prvé, vysoká cena obmedzuje širokú aplikáciu HPMC. Aj keď film HPMC má dobrú priehľadnosť, vlastnosti tukových bariérov a mechanických vlastností. Jeho vysoká cena (asi 100 000/ton) však obmedzuje jeho širokú aplikáciu, dokonca aj vo farmaceutických aplikáciách s vyššou hodnotou, ako sú kapsuly. Dôvod, prečo je HPMC tak drahý, je po prvé, pretože celulóza surovín použitá na prípravu HPMC je relatívne drahá. Okrem toho sú na HPMC súčasne naštepené dve substituentné skupiny, hydroxypropylová skupina a metoxy Zložité, takže výrobky HPMC sú drahšie.

Po druhé, nízka viskozita a nízka pevnosť gélu HPMC pri nízkych teplotách znižujú jeho spracovateľnosť v rôznych aplikáciách. HPMC je tepelný gél, ktorý existuje v stave roztoku s veľmi nízkou viskozitou pri nízkej teplote a môže tvoriť viskózny tuhý gél pri vysokej teplote, takže procesy spracovania, ako je povlaky, postrek a ponorenie . V opačnom prípade bude riešenie ľahko prúdiť nadol, čo bude mať za následok tvorbu nejednotného filmového materiálu, ktorý ovplyvní kvalitu a výkon produktu. Takáto vysoká teplota prevádzka zvyšuje koeficient prevádzky obtiažnosti, čo vedie k vysokej spotrebe energie výroby a vysokým výrobným nákladom.

1.2.3 Hydroxypropylový škrob studený gél

Škrob je prírodná polymérna zlúčenina syntetizovaná fotosyntézou rastlín v prírodnom prostredí. Jeho zložkové polysacharidy sa zvyčajne ukladajú do semien a hľuzy rastlín vo forme granúl spolu s bielkovinami, vláknami, olejmi, cukrami a minerálmi. alebo v koreni [222]. Škrob nie je len hlavným zdrojom príjmu energie pre ľudí, ale aj dôležitou priemyselnou surovinou. Vďaka svojmu širokému zdroju, nízkej cene, zelenej, prírodnej a obnoviteľnej energii sa široko používa v potravinách a medicíne, fermentácii, papieri, textilnom a ropnom priemysle [223].

1.2.3.1 škrob a jeho deriváty

Škrob je prírodný vysoký polymér, ktorého štruktúrna jednotka je jednotka a-d-anhydroglukózy. Rôzne jednotky sú spojené glykozidnými väzbami a jeho molekulárny vzorec je (C6H10O5) n. Časť molekulárneho reťazca v škrobových granuloch je spojená a-1,4 glykozidnými väzbami, ktorým je lineárna amylóza; Ďalšia časť molekulárneho reťazca je na tomto základe spojená a-1,6 glykozidnými väzbami, ktoré je rozvetvený amylopektín [224]. V granule škrobu existujú kryštalické oblasti, v ktorých sú molekuly usporiadané v usporiadanom usporiadaní a amorfných oblastiach, v ktorých sú molekuly usporiadané neusporiadané. zloženie dielu. Medzi kryštalickou oblasťou a amorfnou oblasťou nie je jasná hranica a molekuly amylopectínu môžu prechádzať cez viaceré kryštalické oblasti a amorfné oblasti. Na základe prirodzenej povahy syntézy škrobu sa štruktúra polysacharidu v škrobe líši v závislosti od druhov rastlín a zdrojových miest [225].

Aj keď sa škrob stal jedným z dôležitých surovín pre priemyselnú výrobu vďaka svojmu širokému zdroju a obnoviteľným vlastnostiam, pôvodný škrob má vo všeobecnosti nevýhody, ako je zlá rozpustnosť vo vode a vlastnosti tvoriace filmy, nízke emulgačné a gellové schopnosti a nedostatočnú stabilitu. Na rozšírenie rozsahu aplikácií je škrob zvyčajne fyzikálno -chemicky modifikovaný, aby sa prispôsobil rôznym požiadavkám na aplikáciu [38, 114]. Na každej štrukturálnej jednotke glukózy v molekulách škrobu sú tri voľné hydroxylové skupiny. Tieto hydroxylové skupiny sú vysoko aktívne a endow škrob s vlastnosťami podobnými polyolom, ktoré poskytujú možnosť reakcie na denaturáciu škrobu.

Po modifikácii sa do značnej miery zlepšili niektoré vlastnosti pôvodného škrobu, čím prekonali defekty natívneho škrobu použitia, takže upravený škrob hrá v súčasnom priemysle kľúčovú úlohu [226]. Oxidovaný škrob je jedným z najpoužívanejších modifikovaných škrobov s relatívne zrelou technológiou. V porovnaní s natívnym škrobom sa oxidovaný škrob ľahšie želatinizuje. Výhody vysokej adhézie. Esterifikovaný škrob je derivát škrobu tvorený esterifikáciou hydroxylových skupín v molekulách škrobu. Veľmi nízky stupeň substitúcie môže významne zmeniť vlastnosti pôvodného škrobu. Transparentnosť a filmy tvoriace vlastnosti škrobovej pasty sa evidentne zlepšujú. Eterifikovaný škrob je éterifikačná reakcia hydroxylových skupín v molekulách škrobu na generovanie polystarchu éteru a jeho retrogradácia je oslabená. Za silných alkalických podmienok, ktoré nemožno použiť oxidovaný škrob a esterifikovaný škrob, môže byť éterová väzba tiež relatívne stabilná. náchylné na hydrolýzu. Kyslý škrob, škrob, je ošetrený kyselinou, aby sa zvýšil obsah amylózy, čo vedie k zvýšenej retrogradácii a škrobovej paste. Je relatívne priehľadný a po ochladení tvorí tuhý gél [114].

1.2.3.2 Štruktúra hydroxypropylového škrobu

Hydroxypropyl škrob (HPS), ktorého molekulárna štruktúra je znázornená na obrázkoch 1-4, je neiónový škrobový éter, ktorý sa pripravuje éterifikačnou reakciou propylénového oxidu s škrobom za alkalických podmienok [223, 227, 228] a jeho Rovnica chemickej reakcie je znázornená na obrázku 1-6.

Počas syntézy HPS môže okrem reagovania s škrobom generovať hydroxypropyl škrob, propylénoxid tiež reagovať s generovaným hydroxypropylovým škrobom za generovanie polyoxypropylových bočných reťazcov. stupeň substitúcie. Stupeň substitúcie (DS) sa týka priemerného počtu substituovaných hydroxylových skupín na glukozylovú skupinu. Väčšina glukozylových skupín škrobu obsahuje 3 hydroxylové skupiny, ktoré je možné nahradiť, takže maximálny DS je 3. Molárny stupeň substitúcie (MS) sa týka priemernej hmotnosti substituentov na mol glukozylovej skupiny [223, 229]. Podmienky procesu hydroxypropylačnej reakcie, morfológie škrobových granúl a pomer amylózy k amylopektínu v natívnom škrobu ovplyvňujú veľkosť MS.

1.2.3.3 Vlastnosti hydroxypropylového škrobu

(1) studená gelácia HPS

V prípade horúcej HPS škrobovej pasty, najmä systém s vysokým obsahom amylózy, počas procesu chladenia molekulárne reťazce amylózy v škrobovej paste navzájom zaplietajú, aby vytvorili trojrozmernú sieťovú štruktúru a vykazovali zjavné tuhé správanie. Stáva sa elastomérom, tvorí gél a po opätovnom ohrievaní sa môže vrátiť do stavu roztoku, to znamená, že má vlastnosti studeného gélu, a tento gélový jav má reverzibilné vlastnosti [228].

Želatinizovaná amylóza je nepretržite stočená, aby sa vytvorila koaxiálna jediná špirálová štruktúra. Vonkajšia strana týchto jednotlivých špirálových štruktúr je hydrofilná skupina a vo vnútri je hydrofóbna dutina. Pri vysokej teplote existujú HPS vo vodnom roztoku ako náhodné cievky, z ktorých sa niektoré jednotlivé špirálové segmenty tiahnu. Keď je teplota znížená, vodíkové väzby medzi HP a vodou sú zlomené, štrukturálna voda sa stráca a vodíkové väzby medzi molekulárnymi reťazcami sa nepretržite tvoria, čím sa konečne tvoria trojrozmerná sieťová gélová štruktúra. Fázou plnenia v gélovej sieti škrobu sú zvyškové škrobové granule alebo fragmenty po želatinizácii a vzájomné prepojenie niektorých amylopectínu tiež prispieva k tvorbe gélu [230-232].

(2) Hydrofilita HPS

Zavedenie hydrofilných hydroxypropylových skupín oslabuje silu vodíkových väzieb medzi molekulami škrobu, podporuje pohyb molekúl škrobu alebo segmentov a znižuje teplotu topenia škrobových mikrokryštálov; Štruktúra škrobových granúl sa mení a povrch škrobových granúl je drsný so zvyšovaním teploty, objavujú sa niektoré praskliny alebo otvory, takže molekuly vody môžu ľahko vstúpiť do interiéru škrobových granúl, čo uľahčuje opuch a želatínovanie škrob Teplota želatinizácie škrobu sa teda znižuje. Keď sa stupeň substitúcie zvyšuje, želatinizačná teplota hydroxypropylového škrobu klesá a nakoniec môže napučať v studenej vode. Po hydroxypropylácii sa zlepšila tekuteľnosť, stabilita nízkej teploty, priehľadnosť, rozpustnosť a filmy tvoriace vlastnosti škrobových pastov [233–235].

(3) Stabilita HPS

HPS je neiónový škrobový éter s vysokou stabilitou. Počas chemických reakcií, ako je hydrolýza, oxidácia a zosieťovanie, sa éterová väzba nezlomí a substituenty nespadnú. Vlastnosti HP sú preto relatívne menej ovplyvnené elektrolytmi a pH, čím sa zabezpečuje, že sa môže použiť v širokom rozsahu kyslých bázových pH [236-238].

1.2.3.4 Aplikácia HP v oblasti potravín a medicíny

HPS je netoxický a bez chuti, s dobrým výkonom trávenia a relatívne nízkou hydrolyzátorovou viskozitou. Uznáva sa ako bezpečný jedlý upravený škrob doma iv zahraničí. Už v 50. rokoch 20. storočia Spojené štáty schválili hydroxypropylový škrob na priame použitie v potravinách [223, 229, 238]. HPS je modifikovaný škrob, ktorý sa bežne používa v potravinovom poli, ktorý sa používa hlavne ako zahusťovacie činidlo, suspendovacie činidlo a stabilizátor.

Môže sa používať v pohodlných potravinách a mrazených potravinách, ako sú nápoje, zmrzlina a džemy; Môže čiastočne nahradiť výherné jedlé ďasná, ako je želatína; Môže sa vyrobiť do jedlých filmov a používať sa ako potravinové povlaky a balenie [229, 236].

HP sa bežne používa v oblasti medicíny ako plnivá, spojivá pre liečivé plodiny, dezintegrácie tabliet, materiály pre farmaceutické mäkké a tvrdé kapsuly, nátery liečiv, antikondenzujúce látky pre umelé červené krvinky a plazmatické zhustáče atď. [239] .

1,3 polymérne zlúčeniny

Polymérne materiály sa široko používajú vo všetkých aspektoch života a sú nevyhnutné a dôležité materiály. Neustály rozvoj vedy a techniky robí požiadavky ľudí viac rozmanité a vo všeobecnosti je pre jednoznové polymérne materiály ťažké splniť rôzne požiadavky na aplikáciu ľudí. Kombinácia dvoch alebo viacerých polymérov je najúčinnejšou a najúčinnejšou metódou na získanie polymérnych materiálov s nízkou cenou, vynikajúcim výkonom, pohodlným spracovaním a širokou aplikáciou, ktorá priťahovala pozornosť mnohých výskumných pracovníkov a bola venovaná stále viac pozornosti [240-242] .

1.3.1 Účel a metóda zloženia polyméru

Hlavný účel zloženia polyméru: (l) optimalizovať komplexné vlastnosti materiálov. Rôzne polyméry sú zložené, takže konečná zlúčenina si zachováva vynikajúce vlastnosti jednej makromolekuly, učia sa zo silných stránok druhej strany a dopĺňajú jeho slabosti a optimalizujú komplexné vlastnosti polymérnych materiálov. (2) Znížte náklady na materiál. Niektoré polymérne materiály majú vynikajúce vlastnosti, ale sú drahé. Preto môžu byť znásobené s inými lacnými polymérmi, aby sa znížili náklady bez ovplyvnenia používania. (3) Zlepšenie vlastností spracovania materiálu. Niektoré materiály majú vynikajúce vlastnosti, ale je ťažké ich spracovať a na zlepšenie ich spracovateľských vlastností je možné pridať vhodné ďalšie polyméry. (4) Posilnenie určitej vlastnosti materiálu. Aby sa zlepšil výkon materiálu v konkrétnom aspekte, na jeho zmenu sa používa ďalší polymér. (5) Vypracujte nové funkcie materiálov.

Bežné metódy zloženia polyméru: (l) Tavenie zloženia. Pri strihovom pôsobení zloženého zariadenia sa rôzne polyméry zahrievajú nad viskóznou teplotou prietoku na zloženie a potom sa po zložení ochladzujú a granulujú. (2) Rekonštitúcia riešenia. Tieto dve zložky sa miešajú a miešajú pomocou spoločného rozpúšťadla alebo sa rozpustené rôzne polymérne roztoky rovnomerne miešajú a potom sa rozpúšťadlo odstráni, aby sa získala polymérna zlúčenina. (3) Emulzia zloženia. Po miešaní a miešaní rôznych polymérnych emulzií toho istého typu emulgátora sa koagulant pridá na korepicipitáciu polyméru, aby sa získala polymérna zlúčenina. (4) kopolymerizácia a zloženia. Vrátane kopolymerizácie štepu, blokovej kopolymerizácie a reaktívnej kopolymerizácie je proces zloženia sprevádzaný chemickou reakciou. (5) interpenetrácia sieť [10].

1.3.2 Zloženia prírodných polysacharidov

Prírodné polysacharidy sú v prírode bežnou triedou polymérnych materiálov, ktoré sú zvyčajne chemicky modifikované a vykazujú rôzne vynikajúce vlastnosti. Jediné polysacharidové materiály však často majú určité obmedzenia výkonnosti, takže rôzne polysacharidy sa často znásobujú, aby sa dosiahol účel dopĺňania výkonnostných výhod každej zložky a rozširovania rozsahu aplikácie. Už v osemdesiatych rokoch sa výskum zloženia rôznych prírodných polysacharidov podstatne zvýšil [243]. Výskum prírodného polysacharidového zlúčeniny doma av zahraničí sa väčšinou zameriava na zlúčeninový systém CURDLAN a Non-CURDLAN a zložený systém dvoch druhov bez chráneného polysacharidu.

1.3.2.1 Klasifikácia prírodných polysacharidových hydrogélov

Prírodné polysacharidy sa dajú rozdeliť na Curdlan and ne-Curdlan podľa ich schopnosti tvoriť gély. Niektoré polysacharidy môžu sami vytvárať gély, takže sa nazývajú Curdlan, ako napríklad carrageenan atď.; Iní nemajú žiadne vlastnosti s samotnými vlastnosťami a nazývajú sa bez chránených polysacharidov, ako je napríklad Xanthan Gum.

Hydrogély sa dajú získať rozpustením prírodného kurdlanu vo vodnom roztoku. Na základe termoreverzibility výsledného gélu a teplotnej závislosti jeho modulu sa môže rozdeliť na nasledujúce štyri rôzne typy [244]:

(1) Cryogel, polysacharidový roztok môže získať iba gél pri nízkej teplote, napríklad karagénan.

(2) Tepelne indukovaný gélový roztok polysacharidu môže získať iba gél pri vysokej teplote, ako je glukomannan.

(3) Roztok polysacharidu môže nielen získať gél pri nižšej teplote, ale tiež získať gél pri vyššej teplote, ale predstavuje stav roztoku pri strednej teplote.

(4) Roztok môže získať gél iba pri určitej teplote v strede. Rôzne prírodné Curdlan má svoju vlastnú kritickú (minimálnu) koncentráciu, nad ktorou je možné získať gél. Kritická koncentrácia gélu súvisí s kontinuálnou dĺžkou molekulového reťazca polysacharidu; Pevnosť gélu je značne ovplyvnená koncentráciou a molekulovou hmotnosťou roztoku a vo všeobecnosti sa pevnosť gélu zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou [245].

1.3.2.2 Zlúčenina systém Curdlan a Non-Curdlan

Zloženie, ktoré nie je Curdlan s Curdlan, vo všeobecnosti zlepšuje pevnosť gélu polysacharidov [246]. Zlúčenina gumy Konjac a karagénu zvyšuje stabilitu a gélovú elasticitu štruktúry kompozitnej gélu a významne zlepšuje jej silu gélu. Wei Yu a kol. Zložená karagénan a konjac ďasná a po zložení diskutovali o gélovej štruktúre. Štúdia zistila, že po zložení gumy karagénu a Konjacu sa vytvoril synergický účinok a bola vytvorená sieťová štruktúra, ktorej dominovala karagénan, je v nej rozptýlená konjac guma a jeho gélová sieť je hustejšia ako v prípade čistej karragénu [247]. Kohyama a kol. študoval zložený systém gumy karagénu/Konjac a výsledky ukázali, že s nepretržitým zvýšením molekulovej hmotnosti konjac gumu sa naďalej zvyšuje prasknutie stresu kompozitného gélu; Konjac guma s rôznymi molekulárnymi hmotnosťami vykazovala podobnú tvorbu gélu. teplota. V tomto zloženom systéme sa tvorba gélovej siete uskutočňuje karagénom a interakcia medzi dvoma molekulami CURDLAN vedie k tvorbe slabých zosieťovaných oblastí [248]. Nishinari a kol. študoval systém zlúčeniny gellan gum/konjac a výsledky ukázali, že účinok monovalentných katiónov na zlúčeninu gél bol výraznejší. Môže zvýšiť modul systému a teplotu tvorby gélov. Dvojivotné katióny môžu do istej miery podporovať tvorbu kompozitných gélov, ale nadmerné množstvá spôsobia separáciu fázy a znížia modul systému [246]. Breneer a kol. študoval zloženia karagénu, žuvačky fazule a gumy konjac a zistil, že karagénová, žuvačka fazuľa a konjac môže vyvolať synergické účinky a optimálny pomer je kobylka fazuľa 1: 5,5, konjac gum/carrageenan 1: 7: 7 a keď sú tieto tri zložené spolu, synergický účinok je rovnaký ako účinok gumy karagénu/Konjac, čo naznačuje, že neexistuje žiadne špeciálne zloženie týchto troch. Interakcia [249].

1.3.2.2 Dva systémy bez zlúčenín bez Curdlanu

Dva prírodné polysacharidy, ktoré nemajú gélové vlastnosti, môžu vykazovať gélové vlastnosti prostredníctvom zloženia, čo vedie k gélovými produktmi [250]. Kombinácia žuvačky s fazuľou Locust s Xanthan Gum vytvára synergický účinok, ktorý indukuje tvorbu nových gélov [251]. Nový gélový produkt sa dá získať aj pridaním xantánovej gumy do konjac glukomannan na zloženie [252]. Wei Yanxia a kol. študovali reologické vlastnosti komplexu žuvačky fazule a xantánu. Výsledky ukazujú, že zlúčenina žuvačky fazule a gumy Xanthan má synergický účinok. Ak je pomer objemu zlúčeniny 4: 6, najsilnejší synergický účinok [253]. Fitzsimons a kol. Zložené konjac glukomannan s xantánskou ďasnou pri teplote miestnosti a pri zahrievaní. Výsledky ukázali, že všetky zlúčeniny vykazovali gélové vlastnosti, čo odráža synergický účinok medzi nimi. Teplota zloženia a štrukturálny stav xantánovej ďasien neovplyvnil interakciu medzi týmito dvoma [254]. Guo Shoujun a ďalší študovali pôvodnú zmes pigových výkalov fazule a xantánovej žuvačky a výsledky ukázali, že gum bôbov a xantánovej gumy majú silný synergický účinok. Optimálny pomer zloženia ošípaných výkalov fazule a zlúčeniny gumy xantánu je 6/4 (hm/w). Je to 102 -násobok jediného roztoku sójovej ďasien a gél sa tvorí, keď koncentrácia zlúčeniny ďasien dosiahne 0,4%. Zlúčenina lepidlo má vysokú viskozitu, dobrú stabilitu a reologické vlastnosti a je vynikajúcim potravinovým guám [255].

1.3.3 Kompatibilita polymérnych kompozitov

Kompatibilita z termodynamického hľadiska sa týka dosiahnutia kompatibility na úrovni molekulárnej úrovne, známa tiež ako vzájomná rozpustnosť. Podľa teórie modelu Flory-Huggins, zmena voľnej energie systému polymérneho zlúčeniny počas procesu zloženia je v súlade s vzorcom voľnej energie Gibbs:

△���= △���—T△ S (1-1)

Medzi nimi, △���je komplexná voľná energia, △���je komplexné teplo, je komplexná entropia; je absolútna teplota; Komplexný systém je kompatibilný systém iba vtedy, keď sa zmení voľná energia △���počas komplexného procesu [256].

Koncept miešacej skupiny vyplýva zo skutočnosti, že len veľmi málo systémov môže dosiahnuť termodynamickú kompatibilitu. Misabilita sa týka schopnosti rôznych zložiek tvoriť homogénne komplexy a bežne používané kritérium je to, že komplexy vykazujú jediný sklenený prechod prechodu.

Na rozdiel od termodynamickej kompatibility sa zovšeobecnená kompatibilita týka schopnosti každého zložky v zloženom systéme prispôsobiť sa navzájom, čo je navrhované z praktického hľadiska [257].

Na základe zovšeobecnenej kompatibility možno polymérne zložené systémy rozdeliť na úplne kompatibilné, čiastočne kompatibilné a úplne nekompatibilné systémy. Plne kompatibilný systém znamená, že zlúčenina je termodynamicky miešateľná na molekulárnej úrovni; Čiastočne kompatibilný systém znamená, že zlúčenina je kompatibilná v určitom rozsahu teploty alebo zloženia; Úplne nekompatibilný systém znamená, že zlúčeninou je miešateľnosť molekulárnej úrovne pri žiadnej teplote alebo zložení.

Kvôli určitým štrukturálnym rozdielom a konformačnej entropii medzi rôznymi polymérmi je väčšina polymérnych komplexných systémov čiastočne kompatibilná alebo nekompatibilná [11, 12]. V závislosti od fázovej separácie zloženého systému a úrovne miešania sa bude tiež značne meniť kompatibilita čiastočne kompatibilného systému [11]. Makroskopické vlastnosti polymérnych kompozitov úzko súvisia s ich vnútornou mikroskopickou morfológiou a fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami každej zložky. 240], takže má veľký význam na štúdium mikroskopickej morfológie a kompatibility zlúčeného systému.

Metódy výskumu a charakterizácie kompatibility binárnych zlúčenín:

(1) Teplota prechodu skla T���porovnávacia metóda. Porovnanie t���zlúčeniny s t���z jeho komponentov, aj keď iba jeden t���V zlúčenine je zložený systém kompatibilný systém; Ak sú dve t���a tí d���polohy zlúčeniny sú v oboch skupinách stredné body t���naznačuje, že zložený systém je čiastočne kompatibilný systém; Ak sú dve t���a sú umiestnené v pozíciách oboch komponentov t���To znamená, že zložený systém je nekompatibilný systém.

T���Testovacie prístroje, ktoré sa často používajú pri porovnávacej metóde, sú dynamický termomechanický analyzátor (DMA) a diferenciálny skenovací kalorimeter (DSC). Táto metóda môže rýchlo posúdiť kompatibilitu zloženého systému, ale ak t���Z týchto dvoch komponentov je podobný, jeden t���Objaví sa aj po zložení, takže táto metóda má určité nedostatky [10].

(2) Metóda morfologického pozorovania. Najprv sledujte makroskopickú morfológiu zlúčeniny. Ak má zlúčenina zjavné fázové oddelenie, dá sa predbežne usúdiť, že zlúčenina je nekompatibilný systém. Po druhé, mikroskopická morfológia a fázová štruktúra zlúčeniny sa pozoruje mikroskopom. Dve komponenty, ktoré sú úplne kompatibilné, budú tvoriť homogénny stav. Zlúčenina s dobrou kompatibilitou preto môže pozorovať rovnomerné rozdelenie fázy a malú veľkosť častíc dispergovanej fázy. a rozmazané rozhranie.

Testovacie prístroje, ktoré sa často používajú v metóde pozorovania topografie, sú optický mikroskop a skenovací elektrónový mikroskop (SEM). Metóda pozorovania topografie sa môže použiť ako pomocná metóda v kombinácii s inými charakterizačnými metódami。

(3) Metóda transparentnosti. V čiastočne kompatibilnom systéme zlúčeniny môžu byť tieto dve zložky kompatibilné v určitom rozsahu teploty a kompozície a fázové oddelenie dôjde po tomto rozsahu. V procese transformácie zloženého systému z homogénneho systému do dvojfázového systému sa jeho priepustnosť svetla zmení, takže jej kompatibilita sa dá študovať štúdiom priehľadnosti zlúčeniny.

Táto metóda sa môže použiť iba ako pomocná metóda, pretože keď sú refrakčné indexy týchto dvoch polymérov rovnaké, zlúčenina získaná zložením dvoch nekompatibilných polymérov je tiež priehľadná.

(4) Reologická metóda. Pri tejto metóde sa ako znak fázovej separácie používa náhla zmena viskoelastických parametrov zlúčeniny, napríklad na označenie fázovej separácie a náhlej zmene zjavnej zmeny zjavnej zmeny zjavnej zmeny viskozity a náhlej zmene zdanlivej Ako znak fázového separácie sa používa krivka teploty strihu napätia. Zloženie bez fázového separácie po zložení má dobrú kompatibilitu a tie, ktoré s fázovou separáciou sú nekompatibilné alebo čiastočne kompatibilným systémom [258].

(5) Hanova metóda krivky. Hanova krivka je LG���'(���) lg g ”, ak Hanova krivka zloženého systému nemá teplotnú závislosť a Hanova krivka pri rôznych teplotách tvorí hlavnú krivku, zložený systém je kompatibilný; Ak je zložený systém kompatibilný, Hanova krivka je závislá od teploty. Ak je Hanova krivka od seba oddelená pri rôznych teplotách a nemôže tvoriť hlavnú krivku, zlúčenina je nekompatibilný alebo čiastočne kompatibilný. Preto sa kompatibilita systému zlúčeniny môže posudzovať podľa oddelenia Hanovej krivky.

(6) Metóda viskozity riešenia. Táto metóda používa zmenu viskozity riešenia na charakterizáciu kompatibility zloženého systému. Pri rôznych koncentráciách roztoku je viskozita zlúčeniny vynesená proti zloženiu. Ak ide o lineárny vzťah, znamená to, že zložený systém je úplne kompatibilný; Ak ide o nelineárny vzťah, znamená to, že zložený systém je čiastočne kompatibilný; Ak ide o krivku v tvare S, potom ukazuje, že zložený systém je úplne nekompatibilný [10].

(7) Infračervená spektroskopia. Po zložení týchto dvoch polymérov, ak je kompatibilita dobrá, dôjde k interakciám, ako sú vodíkové väzby, a polohy pásov charakteristických skupín v infračervenom spektre každej skupiny v polymérnom reťazci sa posunú. Offset charakteristických skupinových pásiem komplexu a každej zložky môže posúdiť kompatibilitu komplexného systému.

Okrem toho sa kompatibilita komplexov môže študovať aj termogravimetrickými analyzátormi, rôntgenovou difrakciou, rôntgenovým rozptylom malého uhla, rozptylom svetla, rozptylom neutrónových elektrónov, jadrovou magnetickou rezonanciou a ultrazvukovými technikami [10].

1.3.4 Výskum pokrok v zlúčenine hydroxypropylmetylcelulózy/hydroxypropylu škrobu

1.3.4.1 Zloženie hydroxypropylmetylcelulózy a ďalších látok

Zlúčeniny HPMC a ďalších látok sa používajú hlavne v systémoch uvoľňovania s kontrolou liečiva a jedlých alebo degradovateľných filmových obalových materiáloch. Pri aplikácii uvoľňovania kontrolovaného liečiva polyméry často zložené s HPMC zahŕňajú syntetické polyméry, ako je polyvinylalkohol (PVA), kopolymér kyseliny kyseliny mliečnej a-glykolovej (PLGA) a polykaprolaktón (PCL), ako aj proteíny, prírodné polyméry, ako sú napríklad ako sú ako ako ako ako ako ako ako ako ako ako polysacharidy. Abdel-Zaher a kol. študoval štrukturálne zloženie, tepelnú stabilitu a ich vzťah k výkonu kompozitov HPMC/PVA a výsledky ukázali, že v prítomnosti týchto dvoch polymérov existuje určitá miešateľnosť [259]. Zabihi a kol. použil komplex HPMC/PLGA na prípravu mikrokapsúl na kontrolované a trvalé uvoľňovanie inzulínu, ktorý môže dosiahnuť trvalé uvoľňovanie v žalúdku a čreve [260]. Javed a kol. Zložené hydrofilné HPMC a hydrofóbne PCL a používajú komplexy HPMC/PCL ako materiály mikrokapsuly pre liečivo riadené a trvalé uvoľňovanie, ktoré sa môžu uvoľňovať v rôznych častiach ľudského tela úpravou zloženého pomeru [261]. Ding a kol. študovali reologické vlastnosti, ako je viskozita, dynamická viskoelasticita, regenerácia tečenia a tixotropia komplexov HPMC/kolagén používané v oblasti kontrolovaného uvoľňovania liečiva, čo poskytuje teoretické vedenie pre priemyselné aplikácie [262]. Arthanari, Cai a Rai a kol. [263-265] Komplexy HPMC a polysacharidov, ako je chitosan, xantánová ďasná a alginát sodný, sa aplikovali v procese vakcíny a trvalého uvoľňovania liečiva a výsledky ukázali kontrolovateľný účinok uvoľňovania liečiva [263-265].

Pri vývoji jedlých alebo degradovateľných materiálov na obal filmov sú polyméry často zložené s HPMC hlavne prírodnými polymérmi, ako sú lipidy, proteíny a polysacharidy. Karaca, Fagundes a Contreras-Otiva a kol. pripravené jedlé kompozitné membrány s komplexmi HPMC/lipidov a použili ich pri zachovaní sliviek, čerešňových paradajok a citrusov. Výsledky ukázali, že membrány HPMC/lipidové komplexy mali dobrý antibakteriálny účinok čerstvého udržiavania [266-268]. Shetty, Rubilar a Ding a kol. študovali mechanické vlastnosti, tepelnú stabilitu, mikroštruktúru a interakcie medzi komponentmi jedlých kompozitných filmov pripravených z HPMC, hodvábneho proteínu, srvátkového proteínového izolátu a kolagénu [269-271]. Esteghlal a kol. Formulovaný HPMC s želatínou na prípravu jedlých filmov na použitie v balerových materiáloch na báze bio [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata a Ortega-Toro a kol. Pripravené HPMC/Chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/etylcelulóza a HPMC/škrob EDBILE KOMPOSITOVÉ FILMY, ASSEBLE a študovali ich tepelnú stabilitu, mechanické vlastnosti vlastností, mikroštruktúru a antibakteriálne vlastnosti [139, 272-274]. Zlúčenina HPMC/PLA sa môže tiež použiť ako obalový materiál pre potravinové komodity, zvyčajne extrúziou [275].

Pri vývoji jedlých alebo degradovateľných materiálov na obal filmov sú polyméry často zložené s HPMC hlavne prírodnými polymérmi, ako sú lipidy, proteíny a polysacharidy. Karaca, Fagundes a Contreras-Otiva a kol. pripravené jedlé kompozitné membrány s komplexmi HPMC/lipidov a použili ich pri zachovaní sliviek, čerešňových paradajok a citrusov. Výsledky ukázali, že membrány HPMC/lipidové komplexy mali dobrý antibakteriálny účinok čerstvého udržiavania [266-268]. Shetty, Rubilar a Ding a kol. študovali mechanické vlastnosti, tepelnú stabilitu, mikroštruktúru a interakcie medzi komponentmi jedlých kompozitných filmov pripravených z HPMC, hodvábneho proteínu, srvátkového proteínového izolátu a kolagénu [269-271]. Esteghlal a kol. Formulovaný HPMC s želatínou na prípravu jedlých filmov na použitie v balerových materiáloch na báze bio [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata a Ortega-Toro a kol. Pripravené HPMC/Chitosan HPMC/Xyloglucan, HPMC/etylcelulóza a HPMC/škrob EDBILE KOMPOSITOVÉ FILMY, ASSEBLE a študovali ich tepelnú stabilitu, mechanické vlastnosti vlastností, mikroštruktúru a antibakteriálne vlastnosti [139, 272-274]. Zlúčenina HPMC/PLA sa môže tiež použiť ako obalový materiál pre potravinové komodity, zvyčajne extrúziou [275].

1.3.4.2 Zloženie škrobu a iných látok

Výskum zloženia škrobu a iných látok, ktoré sa pôvodne zameriavali na rôzne hydrofóbne alifatické polyesterové látky, vrátane kyseliny polylakčnej (PLA), polykaprolaktónu (PCL), kyseliny polybuténovej sukcínovej (PBSA) atď. 276]. Muller a kol. študoval štruktúru a vlastnosti kompozitov škrobu/PLA a interakciu medzi nimi a výsledky ukázali, že interakcia medzi nimi bola slabá a mechanické vlastnosti kompozitov boli zlé [277]. Correa, Komur a Diaz-Gomez a kol. študoval mechanické vlastnosti, reologické vlastnosti, gélové vlastnosti a kompatibilitu dvoch komponentov komplexov škrobu/PCL, ktoré sa aplikovali na vývoj biologicky odbúrateľných materiálov, biomedicínskych materiálov a materiálov na lešenie na tkanivové inžinierstvo [278-280]. Ohkika a kol. zistili, že zmes kukuričného škrobu a PBSA je veľmi sľubná. Ak je obsah škrobu 5-30%, zvýšenie obsahu škrobových granúl môže zvýšiť modul a znížiť ťahový stres a predĺženie pri prestávke [281,282]. Hydrofóbny alifatický polyester je termodynamicky nekompatibilný s hydrofilným škrobom a zvyčajne sa pridávajú rôzne kompatibilizátory a prísady na zlepšenie fázového rozhrania medzi škrobom a polyesterom. Szadkowska, Ferri a Li a kol. študoval účinky plastifikátorov na báze silanolu, ľanového oleja z bielizne maleic a funkcionalizovaných derivátov rastlinného oleja na štruktúru a vlastnosti komplexov škrobu/PLA [283-285]. Ortega-Toro, Yu a kol. použil kyselinu citrónovú a difenylmetán diisocyanát na kompatibiliu zlúčeniny škrobu/PCL a škrobu/PBSA na zlepšenie vlastností a stability materiálu [286, 287].

V posledných rokoch sa uskutočnilo čoraz viac výskumov o zložení škrobu s prírodnými polymérmi, ako sú proteíny, polysacharidy a lipidy. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen a Zhang a kol. Študovali fyzikálno-chemické vlastnosti škrobu/zeínu, škrobu/srvátkového proteínu a škrobu/želatínových komplexov a výsledky dosiahli dobré výsledky, ktoré sa môžu uplatniť na potravinové biomateriály a kapsuly [52, 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon a Ren a kol. študoval priepustnosť svetla, mechanické vlastnosti, antibakteriálne vlastnosti a koncentráciu chitosanu kompozitných filmov škrobu/chitosanu, respektíve a pridali prírodné extrakty, čajové polyfenoly a iné prírodné antibakteriálne látky na zlepšenie antibakteriálneho účinku kompozitového filmu. Výsledky výskumu ukazujú, že kompozitný film škrobu/chitosanu má veľký potenciál v aktívnom balení potravín a medicíny [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis a Zhang a kol. študovali vlastnosti škrobových/celulózových nanokryštálov, škrobu/karboxymetylcelulózy, škrobu/metylcelulózy a škrobu/hydroxypropylmetylcelullólóznych kompozitných filmov a hlavných aplikácií v jednosmerných/biologicky rozložiteľných obalových materiáloch [293-295]. Dafe, Jumaidin a Lascombes a kol. Študovali zlúčeniny škrobu/potravinovej ďasien, ako je škrob/pektín, škrob/agar a škrob/karagénan, používaný hlavne v oblasti obalov potravín a potravín [296-298]. Fyzikálno -chemické vlastnosti tapioka škrobu/kukuričného oleja, škrobových/lipidových komplexov študovali Perez, De a kol., Aby sa usmerňovali výrobný proces extrudovaných potravín [299, 300].

1.3.4.3 Zlúčenina hydroxypropylmetylcelulózy a škrobu

V súčasnosti nie je veľa štúdií o zloženom systéme HPMC a škrobu doma iv zahraničí a väčšina z nich pridáva do matrice škrobu malé množstvo HPMC na zlepšenie starnutia fenoménu škrobu. Jimenez a kol. Použil HPMC na zníženie starnutia pôvodného škrobu na zlepšenie priepustnosti škrobových membrán. Výsledky ukázali, že pridanie HPMC znížilo starnutie škrobu a zvýšilo flexibilitu kompozitnej membrány. Permeabilita kyslíka kompozitnej membrány sa významne zvýšila, ale vodotesný výkon nebol. Koľko sa zmenilo [301]. Villacres, Basch a kol. Zložené hpmc a tapiokové škrobky na prípravu kompozitných filmových materiálov HPMC/škrobu a študovali plastifikačný účinok glycerínu na kompozitný film a účinky sorbátu a nisínu draselného na antibakteriálne vlastnosti kompozitného filmu. Výsledky ukazujú, že so zvýšením obsahu HPMC sa zvyšuje elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitného filmu, predĺženie pri zlomení sa zníži a priepustnosť vodnej pary má malý účinok; Sorbát a nisín draselný môžu vylepšiť kompozitný film. Antibakteriálny účinok dvoch antibakteriálnych látok je lepší, keď sa používajú spolu [112, 302]. Ortega-Toro a kol. študovali vlastnosti kompozitných membrán HPMC/škrobu a študovali účinok kyseliny citrónovej na vlastnosti kompozitných membrán. Výsledky ukázali, že HPMC bola dispergovaná v kontinuálnej fáze škrobu a kyselina citrónová aj HPMC mali vplyv na starnutie škrobu. do určitého stupňa inhibície [139]. Ayorinde a kol. použitý kompozitný film HPMC/škrob na poťahovanie perorálneho amlodipínu a výsledky ukázali, že čas dezintegrácie a rýchlosť uvoľňovania kompozitného filmu boli veľmi dobré [303].

Zhao Ming a kol. študoval účinok škrobu na mieru zadržiavania vody vo filmoch HPMC a výsledky ukázali, že škrob a HPMC mali určitý synergický účinok, čo malo za následok celkové zvýšenie rýchlosti zadržiavania vody [304]. Zhang a kol. študoval filmy vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS a reologické vlastnosti roztoku. Výsledky ukazujú, že systém zlúčeniny HPMC/HPS má určitú kompatibilitu, výkon zloženej membrány je dobrý a reologické vlastnosti HPS na HPMC majú dobrý vyrovnávací účinok [305, 306]. Existuje len málo štúdií o systéme HPMC/škrobu s vysokým obsahom HPMC a väčšina z nich je vo výskume plytkého výkonu a teoretický výskum systému zlúčeniny relatívne chýba, najmä gél HPMC/HPS za studena zvrátená -Fázový kompozitný gél. Mechanistické štúdie sú stále v prázdnom stave.

1.4 reológia polymérnych komplexov

V procese spracovania polymérnych materiálov sa nevyhnutne vyskytne prietok a deformácia a reológia je veda, ktorá študuje zákony toku a deformácie materiálov [307]. Prietok je vlastnosť tekutých materiálov, zatiaľ čo deformácia je vlastnosťou tuhých (kryštalických) materiálov. Všeobecné porovnanie prietoku kvapaliny a tuhej deformácie je nasledujúce:

V praktických priemyselných aplikáciách polymérnych materiálov určujú ich viskozita a viskoelasticita ich výkonnosť. V procese spracovania a formovania, so zmenou šmykovej rýchlosti, môže mať viskozita polymérnych materiálov veľkú veľkosť niekoľkých rádov. Zmena [308]. Reologické vlastnosti, ako je viskozita a riedenie šmyku, priamo ovplyvňujú kontrolu čerpania, perfúzie, disperzie a postrekovania počas spracovania polymérnych materiálov a sú najdôležitejšími vlastnosťami polymérnych materiálov.

1.4.1 Viskoelasticita polymérov

Pod vonkajšou silou môže polymérna kvapalina nielen tok, ale tiež vykazovať deformáciu, ktorá vykazuje akýsi druh výkonu „viskoelasticity“ a jej podstatou je koexistencia „dvojfázovej dvojfázovej telesnej telesnej telesnej sily“ [309]. Táto viskoelasticita však nie je lineárna viskoelasticita pri malých deformáciách, ale nelineárna viskoelasticita, kde materiál vykazuje veľké deformácie a predĺžený stres [310].

Prírodný polysacharidový vodný roztok sa tiež nazýva hydrosol. V zriedenom roztoku sú polysacharidové makromolekuly vo forme cievok oddelených od seba. Keď sa koncentrácia zvyšuje na určitú hodnotu, makromolekulárne cievky sa vzájomne prechádzajú a prekrývajú sa. Hodnota sa nazýva kritická koncentrácia [311]. Pod kritickou koncentráciou je viskozita roztoku relatívne nízka a nie je ovplyvnená šmykovou rýchlosťou, ktorá vykazuje newtonovské tekuté správanie; Keď sa dosiahne kritická koncentrácia, makromolekuly, ktoré sa pôvodne pohybovali izolovane, sa začnú navzájom zaplietať a viskozita roztoku sa významne zvyšuje. Zvýšenie [312]; Zatiaľ čo koncentrácia presahuje kritickú koncentráciu, pozoruje sa riedenie šmyku a roztok vykazuje newtonovské správanie tekutiny [245].

Niektoré hydrosoly môžu za určitých podmienok tvoriť gély a ich viskoelastické vlastnosti sa zvyčajne vyznačujú úložným modulom g ', stratovým modulom g “a ich frekvenčnou závislosťou. Modul úložného priestoru zodpovedá elasticite systému, zatiaľ čo modul straty zodpovedá viskozite systému [311]. V zriedených roztokoch nie je zapletenie medzi molekulami, takže v širokom rozsahu frekvencií je G 'oveľa menší ako G ″ a vykazuje silnú frekvenčnú závislosť. Pretože g 'a g ″ sú úmerné frekvencii Ω a jej kvadratickým, respektíve, keď je frekvencia vyššia, g ′> g ″. Ak je koncentrácia vyššia ako kritická koncentrácia, G 'a G ″ majú stále frekvenčnú závislosť. Keď je frekvencia nižšia, g '<g ″ a frekvencia sa postupne zvyšuje, tieto dva sa krížia a obrátia sa na g'> vo vysokofrekvenčnej oblasti g ”.

Kritický bod, v ktorom sa prírodný polysacharidový hydrosol transformuje na gél, sa nazýva gélový bod. Existuje mnoho definícií gélového bodu a najbežnejšie sa používa definícia dynamickej viskoelasticity v reológii. Keď sa modul úložného priestoru G 'systému rovná modulu straty G ″, je to gélový bod a tvorba gélu G'> G ″ [312, 313].

Niektoré prírodné polysacharidové molekuly tvoria slabé asociácie a ich gélová štruktúra sa ľahko zničí a G 'je o niečo väčšia ako g “, čo vykazuje nižšiu frekvenčnú závislosť; Zatiaľ čo niektoré prírodné polysacharidové molekuly môžu tvoriť stabilné oblastí zosieťovania, ktoré je silnejšia gélová štruktúra, G 'je oveľa väčšia ako G ″ a nemá frekvenčnú závislosť [311].

1.4.2 Reologické správanie polymérnych komplexov

Pre plne kompatibilný systém polymérnych zlúčenín je zlúčenina homogénny systém a jej viskoelasticita je vo všeobecnosti súčtom vlastností jedného polyméru a jeho viskoelasticita môže byť opísaná jednoduchými empirickými pravidlami [314]. Prax dokázala, že homogénny systém nevedie k zlepšeniu jeho mechanických vlastností. Naopak, niektoré zložité systémy s fázovými oddelenými štruktúrami majú vynikajúci výkon [315].

Kompatibilita čiastočne kompatibilného systému zlúčeniny bude ovplyvnená faktormi, ako je pomer systémovej zlúčeniny, šmyková rýchlosť, teplota a štruktúra komponentov, vykazujúca kompatibilitu alebo separáciu fázy a je nevyhnutný prechod z kompatibility k fázovému separácii. čo vedie k významným zmenám v viskoelasticity systému [316, 317]. V posledných rokoch sa uskutočnilo početné štúdie o viskoelastickom správaní čiastočne kompatibilných polymérnych komplexných systémov. Výskum ukazuje, že reologické správanie zloženého systému v zóne kompatibility predstavuje charakteristiky homogénneho systému. V zóne separácie fázy je reologické správanie úplne odlišné od homogénnej zóny a mimoriadne zložité.

Pochopenie reologických vlastností zloženého systému pri rôznych koncentráciách, zložených pomeroch, šmykových rýchlostiach, teplotách atď. Má veľký význam pre správny výber technológie spracovania, racionálny návrh vzorcov, prísna kontrola kvality produktu a primerané zníženie výroby spotreba energie. [309]. Napríklad pre materiály citlivé na teplotu sa viskozita materiálu môže zmeniť nastavením teploty. A zlepšiť výkon spracovania; Pochopte strihovú riediacu zónu materiálu, vyberte vhodnú šmykovú rýchlosť na reguláciu výkonu spracovania materiálu a zlepšenie účinnosti výroby.

1.4.3 Faktory ovplyvňujúce reologické vlastnosti zlúčeniny

1.4.3.1 Zloženie

Fyzikálne a chemické vlastnosti a vnútorná štruktúra zloženého systému sú komplexným odrazom kombinovaných príspevkov vlastností každej zložky a interakcie medzi komponentmi. Preto majú fyzikálne a chemické vlastnosti každej zložky samy o sebe rozhodujúcu úlohu v zloženom systéme. Stupeň kompatibility medzi rôznymi polymérmi sa veľmi líši, niektoré sú veľmi kompatibilné a niektoré sú takmer úplne nekompatibilné.

1.4.3.2 pomer zlúčeniny systému

Viskoelasticita a mechanické vlastnosti systému polymérnych zlúčenín sa významne zmenia so zmenou pomeru zlúčeniny. Je to preto, že pomer zlúčeniny určuje príspevok každej zložky do zloženého systému a tiež ovplyvňuje každú zložku. Interakcia a distribúcia fázy. Xie Yajie a kol. študoval chitosan/hydroxypropylcelulózu a zistil, že viskozita zlúčeniny sa významne zvýšila so zvýšením obsahu hydroxypropylovej celulózy [318]. Zhang Yayuan a kol. študoval komplex xantánovej ďasien a kukuričného škrobu a zistil, že keď pomer xantánovej ďasien bol 10%, koeficient konzistencie, výťažok napätia a index tekutín komplexného systému sa významne zvýšil. Je zrejmé, že [319].

1.4.3.3 Šmyková rýchlosť

Väčšina polymérnych kvapalín sú pseudoplastické tekutiny, ktoré nie sú v súlade s Newtonovým zákonom toku. Hlavným znakom je, že viskozita sa v podstate nezmení pri nízkom strihu a viskozita prudko klesá so zvýšením šmykovej rýchlosti [308, 320]. Krivka prietoku polymérnej kvapaliny sa môže zhruba rozdeliť do troch oblastí: Newtonovská oblasť s nízkym strihom, oblasť riedenia strihov a oblasť vysokej šmyku. Keď šmyková rýchlosť má tendenciu nulu, napätie a namáhanie sa stáva lineárnym a tokové správanie kvapaliny je podobné správaniu newtonovskej tekutiny. V tejto dobe má viskozita tendencia k určitej hodnote, ktorá sa nazýva viskozita nulovej šírky η0. η0 odráža maximálnu relaxačnú dobu materiálu a je dôležitým parametrom polymérnych materiálov, ktorý súvisí s priemernou molekulovou hmotnosťou polyméru a aktivačnou energiou viskózneho prietoku. V zóne riedenia šmyku sa viskozita postupne znižuje so zvyšovaním šmykovej rýchlosti a dochádza k javu „riedenia šmyku“. Táto zóna je typická prietoková zóna pri spracovaní polymérnych materiálov. V oblasti s vysokou šmykovou stabilitou, keď sa šmyková rýchlosť neustále zvyšuje, viskozita má tendenciu k inej konštante, nekonečnej šmykovej viskozity η∞, ale táto oblasť je zvyčajne ťažké dosiahnuť.

1.4.3.4 teplota

Teplota priamo ovplyvňuje intenzitu náhodného tepelného pohybu molekúl, ktoré môžu významne ovplyvniť intermolekulárne interakcie, ako je difúzia, orientácia molekulárneho reťazca a zapletenie. Všeobecne sa počas toku polymérnych materiálov pohyb molekulárnych reťazcov uskutočňuje v segmentoch; Keď sa teplota zvyšuje, voľný objem sa zvyšuje a odpor segmentov sa znižuje, takže viskozita klesá. Avšak pre niektoré polyméry, keď sa teplota zvyšuje, sa medzi reťazami vyskytuje hydrofóbna asociácia, takže sa namiesto toho zvyšuje viskozita.

Rôzne polyméry majú rôzne stupne citlivosti na teplotu a rovnaký vysoký polymér má rôzne účinky na výkon jeho mechanizmu v rôznych teplotných rozsahoch.

1.5 Význam výskumu, účely výskumu a obsah výskumu tejto témy

1.5.1 Význam výskumu

Aj keď HPMC je bezpečný a jedlý materiál, ktorý sa bežne používa v oblasti potravín a liekov, má dobré filmy, dispergovanie, zhrubnutie a stabilizačné vlastnosti. Film HPMC má tiež dobrú priehľadnosť, vlastnosti olejovej bariéry a mechanické vlastnosti. Jeho vysoká cena (asi 100 000/ton) však obmedzuje jeho širokú aplikáciu, dokonca aj vo farmaceutických aplikáciách s vyššou hodnotou, ako sú kapsuly. Okrem toho je HPMC tepelne indukovaný gél, ktorý existuje v stave roztoku s nízkou viskozitou pri nízkej teplote a môže tvoriť viskózny tuhý gél pri vysokej teplote, takže procesy spracovania, ako je povlak, postrek a ponorenie Pri vysokej teplote, čo vedie k vysokej spotrebe energie a vysokým výrobným nákladom. Vlastnosti, ako je nižšia viskozita a gélová pevnosť HPMC pri nízkych teplotách, znižujú spracovateľnosť HPMC v mnohých aplikáciách.

Naopak, HPS je lacný (asi 20 000/ton) jedlý materiál, ktorý sa tiež široko používa v oblasti potravín a liekov. Dôvodom, prečo je HPMC tak drahý, je to, že celulóza suroviny, ktorá sa používa na prípravu HPMC, je drahšia ako škrob surovina, ktorý sa používa na prípravu HPS. Okrem toho je HPMC naštepený dvoma substituentmi, hydroxypropyl a metoxy. Výsledkom je, že proces prípravy je veľmi komplikovaný, takže cena HPMC je oveľa vyššia ako cena HPS. Tento projekt dúfa, že nahradí niektoré z drahých HPMC za nízke HPS a zníži cenu produktu na základe udržiavania podobných funkcií.

Okrem toho je HPS studený gél, ktorý existuje vo viscoelastickom gélovom stave pri nízkej teplote a vytvára tečúci roztok pri vysokej teplote. Preto pridanie HPS do HPMC môže znížiť gélovú teplotu HPMC a zvýšiť jeho viskozitu pri nízkej teplote. a gélová pevnosť, zlepšenie jeho spracovateľnosti pri nízkych teplotách. Okrem toho má HPS jedlý film dobré vlastnosti kyslíkovej bariéry, takže pridanie HPS do HPMC môže zlepšiť vlastnosti kyslíkovej bariéry jedlého filmu.

Stručne povedané, kombinácia HPMC a HPS: Po prvé, má dôležitú teoretickú významnosť. HPMC je horúci gél a HPS je studený gél. Zložením týchto dvoch je teoreticky prechodný bod medzi horúcimi a studenými gélmi. Zriadenie systému Cold and Hot Gel zlúčeniny HPMC/HPS a jeho mechanizmu môže poskytnúť nový spôsob výskumu tohto druhu studeného a horúceho fázového gélového zlúčeného systému ， zavedený teoretický vedenie. Po druhé, môže znížiť výrobné náklady a zlepšiť zisky produktu. Prostredníctvom kombinácie HPS a HPMC sa môžu výrobné náklady znížiť z hľadiska surovín a spotreby energie výroby a zisk produktu sa dá výrazne zlepšiť. Po tretie, môže zlepšiť výkon spracovania a rozšíriť aplikáciu. Pridanie HPS môže zvýšiť koncentráciu a pevnosť gélu HPMC pri nízkej teplote a zlepšiť jej výkon spracovania pri nízkej teplote. Okrem toho je možné vylepšiť výkonnosť produktu. Pridaním HPS na prípravu jedlého kompozitného filmu HPMC/HPS je možné zlepšiť vlastnosti kyslíkovej bariéry jedlého filmu.

Kompatibilita systému polymérnych zlúčenín môže priamo určiť mikroskopickú morfológiu a komplexné vlastnosti zlúčeniny, najmä mechanické vlastnosti. Preto je veľmi dôležité študovať kompatibilitu systému zlúčeniny HPMC/HPS. HPMC aj HP sú hydrofilné polysacharidy s rovnakou štrukturálnou jednotkovou glukózou a modifikované rovnakou funkčnou skupinou hydroxypropyl, čo výrazne zlepšuje kompatibilitu zlúčeného systému HPMC/HPS. HPMC je však studený gél a HPS je horúci gél a inverzné gélové správanie sa dvoch vedie k fenoménu fázovej separácie systému zlúčeniny HPMC/HPS. Stručne povedané, fázová morfológia a fázový prechod kompozitného systému HPMC/HPS Cold-HOT sú dosť zložité, takže kompatibilita a fázové oddelenie tohto systému budú veľmi zaujímavé.

Morfologická štruktúra a reologické správanie polymérnych komplexných systémov sú vzájomne prepojené. Na jednej strane bude mať reologické správanie počas spracovania veľký vplyv na morfologickú štruktúru systému; Na druhej strane, reologické správanie systému môže presne odrážať zmeny v morfologickej štruktúre systému. Preto má veľký význam študovať reologické vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS na vedenie výroby, spracovania a kontroly kvality.

Makroskopické vlastnosti, ako je morfologická štruktúra, kompatibilita a reológia systému HPMC/HPS Cold and Hot Gélové zlúčeniny, sú dynamické a sú ovplyvnené radom faktorov, ako je koncentrácia roztoku, pomer zloženia, šmyková rýchlosť a teplota. Vzťah medzi mikroskopickou morfologickou štruktúrou a makroskopickými vlastnosťami kompozitného systému sa môže regulovať regulovaním morfologickej štruktúry a kompatibility kompozitného systému.

1.5.2 Účel o výskume

Bol skonštruovaný systém zlúčeniny HPMC/HPS Cold and Hot Fázový zlúčenina, študovali sa jeho reologické vlastnosti a skúmali sa účinky fyzikálnej a chemickej štruktúry komponentov, zložených pomerov a podmienok spracovania v reologických vlastnostiach systému. Bol pripravený jedlý kompozitný film HPMC/HPS a študovali sa makroskopické vlastnosti, ako sú mechanické vlastnosti, priepustnosť vzduchu a optické vlastnosti filmu a skúmali sa ovplyvňujúce faktory a zákony. Systematicky študujte fázový prechod, kompatibilitu a separáciu fázového komplexného systému HPMC/HPS Coll a Hot Fázový gélový komplexný systém, preskúmajte jeho ovplyvňujúce faktory a mechanizmy a stanovte vzťah medzi mikroskopickou morfologickou štruktúrou a makroskopickými vlastnosťami. Morfologická štruktúra a kompatibilita kompozitného systému sa používajú na kontrolu vlastností kompozitných materiálov.

1.5.3 Obsah výskumu

Aby sa dosiahol očakávaný výskumný účel, tento dokument urobí nasledujúci výskum:

(1) Zostavte systém HPMC/HPS Cold a Hot Fázový gélový zlúčeninový systém a na štúdium reologických vlastností zlúčeniny roztoku, najmä účinkov koncentrácie, pomeru koncentrácie, pomeru koncentrácie a strihového rýchlosti na viskozitu a indexový index prietok Zložený systém. Skúmal sa vplyv a zákon reologických vlastností, ako je tixotropia a tixotropia, a predbežne sa preskúmal mechanizmus tvorby studeného a horúceho kompozitného gélu.

(2) Pripravil sa jedlý kompozitný film HPMC/HPS a skenovací elektrónový mikroskop sa použil na štúdium vplyvu vlastných vlastností každej zložky a pomeru zloženia na mikroskopickej morfológii kompozitného filmu; Tester mechanických vlastností sa použil na štúdium vlastných vlastností každej zložky, zloženie kompozitného filmu Vplyv pomeru a relatívnej vlhkosti životného prostredia na mechanické vlastnosti kompozitného filmu; Použitie testera rýchlosti prenosu kyslíka a spektrofotometra UV-VIS na štúdium účinkov vlastných vlastností komponentov a pomeru zlúčenín na kyslíky a prenosové vlastnosti prenosu svetla kompozitného filmu Kompatibilita a fáza separácie HPMC/HPS studeného studeného Kompozitný systém s inverzným gélom bol študovaný skenovacou elektrónovou mikroskopiou, termogravimetrickou analýzou a dynamickou termomechanickou analýzou.

(3) Bol stanovený vzťah medzi mikroskopickou morfológiou a mechanickými vlastnosťami kompozitného kompozitného systému HPMC/HPS Cold-HOT. Bol pripravený jedlý kompozitný film HPMC/HPS a vplyv koncentrácie zlúčeniny a zlúčeniny na fázovú distribúciu a fázový prechod vzorky sa študoval optickým mikroskopom a metódou farbenia jódu; Bola stanovená pravidlo vplyvu koncentrácie zlúčeniny a pomeru zlúčenín na mechanické vlastnosti a vlastnosti prenosu svetla vzoriek. Skúmal sa vzťah medzi mikroštruktúrou a mechanickými vlastnosťami kompozitného kompozitného systému HPMC/HPS Cold-HOT.

(4) Účinky stupňa substitúcie HPS na reologické vlastnosti a gélové vlastnosti kompozitného kompozitného systému HPMC/HPS Cold-HOT. Účinky stupňa substitúcie HPS, šmykovej rýchlosti a teploty na viskozitu a iné reologické vlastnosti zlúčeného systému, ako aj bod prechodu gélu, frekvenčná závislosť modulu a ďalšie gélové vlastnosti a ich zákony sa študovali pomocou reometru. Fázové distribúcie závislé od teploty a fázový prechod vzoriek sa študovali jódovým farbením a bol opísaný gélový mechanizmus gélového gélu HPMC/HPS Cold-HOT.

(5) Účinky modifikácie chemickej štruktúry HP na makroskopické vlastnosti a kompatibilitu kompozitného kompozitného systému HPMC/HPS Cold-HOT. Bol pripravený jedlý kompozitný film HPMC/HPS a účinok HPS hydroxypropylového substitučného stupňa na kryštálovú štruktúru a štruktúru mikro-domény kompozitného filmu sa študoval technológiou rôntgenového rozptylu Synchrotrónového žiarenia. Zákon vplyvu HPS hydroxypropylového substitúcie na mechanických vlastnostiach kompozitnej membrány bol študovaný mechanickým testerom vlastností; Zákon o vplyve stupňa substitúcie HPS na permeabilitu kyslíka kompozitnej membrány sa študoval testerom permeability kyslíka; HPS hydroxypropylový vplyv stupňa substitúcie skupiny na tepelnú stabilitu kompozitných filmov HPMC/HPS.

Kapitola 2 Reologická štúdia systému zlúčeniny HPMC/HPS

Edičné filmy na báze prírodných polymérov sa môžu pripraviť relatívne jednoduchou mokrou metódou [321]. Najprv sa polymér rozpustí alebo disperguje v kvapalnej fáze, aby sa pripravila jedlá kvapalina alebo suspenzia tvoriaca film, a potom sa koncentruje odstránením rozpúšťadla. Tu sa operácia zvyčajne vykonáva sušením pri mierne vyššej teplote. Tento proces sa zvyčajne používa na výrobu predbavených jedlých filmov alebo na pokrytie produktu priamo pomocou roztoku tvoriaceho filmom ponorením, kefovaním alebo postrekovaním. Návrh jedlého spracovania filmu vyžaduje získanie presných reologických údajov kvapaliny tvoriacej filmy, čo má veľký význam pre kontrolu kvality produktu v jedlých obalových filmoch a povlakoch [322].

HPMC je tepelné lepidlo, ktoré tvorí gél pri vysokej teplote a je v stave roztoku pri nízkej teplote. Táto vlastnosť tepelného gélu robí svoju viskozitu pri nízkej teplote veľmi nízkou, čo nevedie k špecifickým výrobným procesom, ako sú ponorenie, kefovanie a ponorenie. Prevádzka, čo vedie k zlej spracovateľnosti pri nízkych teplotách. Naopak, HPS je studený gél, viskózny gélový stav pri nízkej teplote a vysoká teplota. Stav riešenia s nízkou viskozitou. Preto prostredníctvom kombinácie týchto dvoch môžu byť reologické vlastnosti HPMC, ako je viskozita pri nízkej teplote, vyvážiť do určitej miery.

Táto kapitola sa zameriava na účinky koncentrácie roztoku, pomeru zloženia a teploty na reologické vlastnosti, ako je viskozita nulovej štrbiny, index prietoku a tixotropia systému HPMC/HPS za studena inverzného gélu. Pravidlo pridávania sa používa na predbežné prediskutovanie kompatibility systému zlúčeniny.

2.2 Experimentálna metóda

2.2.1 Príprava roztoku zlúčeniny HPMC/HPS

Najprv vážte suchý prášok HPMC a HPS a zmiešajte podľa koncentrácie 15% (W/M) a rôznych pomerov 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Potom pridajte 70 ° C vo vode C, rýchlo sa premiešajte 30 minút pri 120 ot./min/min, aby sa úplne rozptýlila HPMC; Potom zohrejte roztok na 95 ° C, rýchlo premiešajte 1 hodinu rovnakou rýchlosťou, aby ste úplne želatinizovali HPS; Želatinizácia je dokončená potom, teplota roztoku sa rýchlo znížila na 70 ° C a HPMC sa úplne rozpustila miešaním pomalou rýchlosťou 80 ot/min/min počas 40 minút. (Všetky w/w v tomto článku sú: suchú hmotnosť vzorky/celkového roztoku hmotnosti).

2.2.2 Reologické vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS

2.2.2.1 Princíp reologickej analýzy

Rotačný reometer je vybavený párom paralelných svoriek hore a dole a jednoduchý šmykový prietok je možné realizovať relatívnym pohybom medzi svorkami. Rheometer sa dá testovať v režime krokov, režime prietoku a režimu oscilácie: v režime kroku môže reometer aplikovať prechodné napätie na vzorku, ktorá sa používa hlavne na testovanie prechodnej charakteristickej odozvy a času v ustálenom stave vzorky. Hodnotenie a viskoelastická reakcia, ako je relaxácia stresu, tečnie a zotavenie; V prietokovom režime môže reometer aplikovať lineárne napätie na vzorku, ktorá sa používa hlavne na testovanie závislosti viskozity vzorky od šmykovej rýchlosti a závislosti viskozity od teploty a tixotropie; V režime oscilácie môže reometer generovať sínusoidné striedavé oscilujúce napätie, ktoré sa používa hlavne na stanovenie lineárnej viskoelastickej oblasti, vyhodnotenia tepelnej stability a teploty gelácie vzorky.

2.2.2.2 Testovacia metóda režimu toku

Použila sa paralelná doska s priemerom 40 mm a rozstup doštičiek bol nastavený na 0,5 mm.

1. Viskozita sa mení s časom. Testovacia teplota bola 25 ° C, šmyková rýchlosť bola 800 S-1 a časový čas bol 2500 s.

2. Viskozita sa líši v závislosti od šmykovej rýchlosti. Testovacia teplota 25 ° C, predbežná rýchlosť 800 S-1, predbežný čas 1000 s; Strih rýchlosť 10²-103.

Strihové napätie (τ) a šmyková rýchlosť (γ) sa riadi zákonom o výkone Ostwald-de Waele:

̇ = K.y N (2-1)

kde τ je šmykové napätie, PA;

γ je šmyková rýchlosť, S-1;

n je index likvidity;

K je koeficient viskozity, pa · sn.

Vzťah medzi viskozitou (ŋ) polymérneho roztoku a šmykovej rýchlosti (γ) môžu byť vybavené modulom Carrena:

Medzi nimiŋ0šmyková viskozita, pa s;

ŋ∞je nekonečná šmyková viskozita, pa s;

λis relaxačný čas, s;

n je index riedenia šmyku ；

3. Metóda testovania trojstupňovej tixotropie. Testovacia teplota je 25 ° C, a. Stacionárna fáza, šmyková rýchlosť je 1 S-1 a časový čas je 50 s; b. Šmyková fáza, šmyková rýchlosť je 1000 S-1 a čas testu je 20 s; c. Proces regenerácie štruktúry, šmyková rýchlosť je 1 S-1 a časový čas je 250 s.

V procese regenerácie štruktúry je stupeň zotavenia štruktúry po odlišnom čase zotavenia vyjadrený rýchlosťou zotavenia viskozity:

DSR = ŋt ⁄ ŋ╳ 100%

Medzi nimiŋt je viskozita v čase štrukturálneho regenerácie TS, PA S;

hŋje viskozita na konci prvej fázy, pa s.

2.3 Výsledky a diskusia

2.3.1 Vplyv šmykového času na reologické vlastnosti zloženého systému

Pri konštantnom šmyku môže zdanlivá viskozita vykazovať rôzne trendy so zvyšujúcim sa šmykovým časom. Obrázok 2-1 zobrazuje typickú krivku viskozity v porovnaní s časom v komplexnom systéme HPMC/HPS. Z obrázku je zrejmé, že s predĺžením času strihu sa zjavná viskozita neustále znižuje. Keď čas strihu dosiahne asi 500 s, viskozita dosiahne stabilný stav, čo naznačuje, že viskozita zlúčeného systému pri vysokorýchlostnom strihu má určitú hodnotu. Časová závislosť, to znamená, tixotropia sa vykazuje v určitom časovom rozpätí.

Preto pri štúdiu variačného zákona viskozity zloženého systému so šmykom, pred skutočným strihovým testom v ustálenom stave, je potrebné určité obdobie vysokorýchlostného predbežného rozbaľovania na odstránenie vplyvu tixotropie na zlúčeninový systém . Získa sa teda zákon variácie viskozity so šmykovou rýchlosťou ako jediným faktorom. V tomto experimente viskozita všetkých vzoriek dosiahla ustálený stav pred 1 000 s pri vysokej šmykovej rýchlosti 800 1/s časom, ktorá tu nie je vynesená. Preto sa v budúcom experimentálnom návrhu prijal predbežné vysielanie po dobu 1000 s pri vysokej šmyku 800 1/s na odstránenie účinku tixotropie všetkých vzoriek.

2.3.2 Vplyv koncentrácie na reologické vlastnosti zloženého systému

Všeobecne sa viskozita polymérnych roztokov zvyšuje so zvýšením koncentrácie roztoku. Obrázok 2-2 zobrazuje účinok koncentrácie na závislosť šmykovej rýchlosti vo viskozite formulácií HPMC/HPS. Z obrázku vidíme, že v rovnakej šmykovej rýchlosti sa viskozita systému zlúčeniny postupne zvyšuje so zvyšovaním koncentrácie roztoku. Viskozita roztokov zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi koncentráciami sa postupne znižovala so zvýšením šmykovej rýchlosti, čo vykazuje zjavný jav riedenia šmyku, ktorý naznačuje, že roztoky zlúčenín s rôznymi koncentráciami patrili k pseudoplastickým tekutom. Závislosť od šmykovej rýchlosti viskozity však vykázala iný trend so zmenou koncentrácie roztoku. Ak je koncentrácia roztoku nízka, je fenomén strihania kompozitného roztoku malý; So zvýšením koncentrácie roztoku je zrejmejší jav strihania riedenia kompozitného roztoku.

2.3.2.1 Vplyv koncentrácie na nulovú šmykovú viskozitu zlúčeniny systému

Krivky rýchlosti viskozity zlúčeniny v rôznych koncentráciách boli namontované modelom Carrenu a extrapolovala sa viskozita zlúčeniny s nulovým šírkou (0,9960 <R₂ <0,9997). Účinok koncentrácie na viskozitu zlúčeného roztoku sa môže ďalej študovať štúdiom vzťahu medzi viskozitou a koncentráciou nulovej šmyku a koncentráciou. Z obrázku 2-3 je zrejmé, že vzťah medzi viskozitou nulovej šírky a koncentráciou zloženého roztoku sa riadi zákonom o moci:

kde sú K a M konštanty.

V dvojitej logaritmickej súradnici, v závislosti od rozsahu sklonu M, je zrejmé, že závislosť od koncentrácie predstavuje dva rôzne trendy. Podľa teórie dio-edwards je pri nízkej koncentrácii sklon vyšší (M = 11,9, R2 = 0,9942), ktorý patrí do zriedeného roztoku; Zatiaľ čo pri vysokej koncentrácii je sklon relatívne nízky (M = 2,8, R2 = 0,9822), ktorý patrí do subkoncentrovaného roztoku. Preto sa kritická koncentrácia C* systému zlúčeniny určí ako 8% prostredníctvom križovatky týchto dvoch regiónov. Podľa spoločného vzťahu medzi rôznymi stavmi a koncentráciami polymérov v roztoku je navrhnutý model molekulárneho stavu zlúčeniny HPMC/HPS v roztoku nízkej teploty, ako je znázornené na obrázku 2-3.

HPS je studený gél, je to gélový stav pri nízkej teplote a je stav roztoku pri vysokej teplote. Pri testovacej teplote (25 ° C) je HPS stavom gélu, ako je znázornené v oblasti modrej siete na obrázku; Naopak, HPMC je horúci gél, pri testovacej teplote je v stave roztoku, ako je to znázornené v molekule červenej čiary.

V zriedenom roztoku C <C*existujú molekulárne reťazce HPMC hlavne ako nezávislé štruktúry reťazca a vylúčený objem spôsobuje, že reťaze sa od seba oddeľujú; Okrem toho fáza HPS gélu interaguje s niekoľkými molekulami HPMC za vzniku celku a hpmc nezávislé molekulárne reťazce existujú oddelene od seba, ako je znázornené na obrázku 2-2A.

S rastúcou koncentráciou sa postupne znižovala vzdialenosť medzi nezávislými molekulárnymi reťazcami a fázovými oblasťami. Keď sa dosiahne kritická koncentrácia C*, molekuly HPMC interagujúce s gélovou fázou HPS sa postupne zvyšujú a nezávislé molekulárne reťazce HPMC sa začínajú spájať navzájom, vytvárajú sa fáza HPS ako gélové centrum a molekulárne reťazce HPMC sú prepojené a navzájom spojené. Stav mikrogélov je znázornený na obrázku 2-2b.

S ďalším zvýšením koncentrácie, C> C*, sa ďalej znižuje vzdialenosť medzi gélovými fázami HPS a zapletené polymérne reťazce HPMC a oblasť HPS sa stávajú zložitejšou a interakcia je intenzívnejšia, takže roztok vykazuje správanie správanie Podobne ako v prípade polymérnych topení, ako je znázornené na obr. 2-2c.

2.3.2.2 Vplyv koncentrácie na správanie sa tekutiny v zlúčenskom systéme

Zákon o výkone Ostwald-de Waele (pozri vzorec (2-1)) sa používa na prispôsobenie kriviek šmykového napätia a strihových rýchlostných kriviek (nie je znázornené v texte) zlúčeného systému s rôznymi koncentráciami a index prietoku N a viskozity koeficient K je možné získať. , výsledok montáže je uvedený v tabuľke 2-1.

Tabuľka 2-1 Index správania prietoku (N) a index konzistencie tekutín (k) roztoku HPS/HPMC s rôznou koncentráciou pri 25 ° C

Prietokový exponent newtonovskej tekutiny je n = 1, prietokový exponent pseudoplastickej tekutiny je n <1 a ďalej n sa odchyľuje od 1, tým silnejšia je pseudoplasticita tekutiny a prietokový exponent dilatantnej tekutiny je n> 1. Z tabuľky 2-1 je zrejmé, že hodnoty N roztokov zlúčenín s rôznymi koncentráciami sú nižšie ako 1, čo naznačuje, že roztoky zlúčenín sú pseudoplastické tekutiny. Pri nízkych koncentráciách je hodnota n rekonštituovaného roztoku blízko 0, čo naznačuje, že roztok s nízkou koncentráciou je blízko k Newtonovskej tekutine, pretože v roztoku nízko koncentrácie zlúčeniny existujú polymérne reťazce nezávisle od seba. So zvýšením koncentrácie roztoku sa hodnota n zlúčeniny postupne znižovala, čo naznačuje, že zvýšenie koncentrácie zvýšilo pseudoplastické správanie roztoku zlúčeniny. Interakcie, ako je zapletenie, sa vyskytli medzi fázou HPS a s fázou HPS a jeho správanie toku bolo bližšie k správaniu sa taveniny polyméru.

Pri nízkej koncentrácii je koeficient viskozity k zloženého systému malý (c <8%, k <1 pa · sn) a so zvýšením koncentrácie sa hodnota k zlúčeniny postupne zvyšuje, čo naznačuje, že viskozita voči Zlúčenina sa znížila, čo je v súlade s koncentračnou závislosťou viskozity nulového šmyku.

2.3.3 Vplyv zloženého pomeru na reologické vlastnosti zloženého systému

Obr. 2-4 Viskozita vs. šmyk na rýchlosť roztoku HPMC/HPS s rôznym pomerom zmesi pri 25 ° C

Tabuľka 2-2 Index správania prietoku (N) a index konzistencie tekutín (k) roztoku HPS/HPMC s rôznym pomerom zmesi pri 25 °

Obrázky 2-4 ukazujú vplyv pomeru zloženia na závislosť šmykovej rýchlosti viskozity zloženého roztoku HPMC/HPS. Z obrázku je zrejmé, že viskozita zloženého systému s nízkym obsahom HP (HPS <20%) sa podstatne nemení so zvýšením šmykovej rýchlosti, hlavne preto, že v zloženom systéme s nízkym obsahom HPS, HPMC v stave roztoku Pri nízkej teplote je kontinuálna fáza; Viskozita zloženého systému s vysokým obsahom HPS sa postupne znižuje so zvýšením šmykovej rýchlosti, čo vykazuje zjavný jav riedenia šmyku, čo naznačuje, že roztokom zlúčeniny je pseudoplastická tekutina. Pri rovnakej šmykovej rýchlosti sa viskozita roztoku zlúčeniny zvyšuje so zvyšovaním obsahu HPS, čo je hlavne preto, že HPS je vo viskóznejšom gélovom stave pri nízkej teplote.

Použitím zákona OSTwald-de Waele Power (pozri vzorec (2-1)), aby sa prispôsobili krivkám rýchlosti šmykového napätia (nezobrazené v texte) zložených systémov s rôznymi pomermi zlúčeniny, exponentom prietoku N a koeficientom viskozity K, výsledky montáže sú uvedené v tabuľke 2-2. Z tabuľky je zrejmé, že 0,9869 <R2 <0,9999 je výsledok montáže lepší. Index toku N zloženého systému postupne klesá so zvyšovaním obsahu HPS, zatiaľ čo koeficient viskozity K vykazuje postupne zvyšujúci sa trend so zvýšením obsahu HPS, čo naznačuje, že pridanie HPS robí zložené roztok viac viskózneho a ťažko prietok . Tento trend je v súlade s výsledkami Zhangovho výskumu, ale pre rovnaký pomer zloženia je hodnota n zloženého roztoku vyššia ako výsledok Zhang [305], čo je hlavne preto, že v tomto experimente sa uskutočnilo predbežné postavenie, aby sa eliminoval účinok tixotropie tixotropie je eliminovaný; Výsledok Zhang je výsledkom kombinovaného pôsobenia tixotropie a šmykovej rýchlosti; Oddelenie týchto dvoch metód bude podrobne uvedené v kapitole 5.

2.3.3.1 Vplyv pomeru zloženia na nulovú šmykovú viskozitu zloženého systému

Vzťah medzi reologickými vlastnosťami systému homogénneho polymérneho zlúčeniny a reologickými vlastnosťami komponentov v systéme je v súlade s pravidlom logaritmického súčtu. V prípade dvojzložkového zloženého systému môže byť vzťah medzi zloženým systémom a každou zložkou vyjadrený podľa nasledujúcej rovnice:

Medzi nimi je F parameter reologickej vlastnosti komplexného systému;

F1, F2 sú reologické parametre zložky 1 a zložky 2;

∅1 a ∅2 sú hmotnostné frakcie komponentu 1 a zložky 2, respektíve ∅1 ∅2.

Preto sa viskozita zlúčeniny s nulou po zložení rôznych pomerov zloženia môže vypočítať podľa zásady logaritmického súčtu na výpočet zodpovedajúcej predpovedanej hodnoty. Experimentálne hodnoty roztokov zlúčenín s rôznymi pomermi zlúčenín boli stále extrapolované Carrenovou prispôsobením krivky rýchlosti viskozity. Predpovedaná hodnota nulovej šmykovej viskozity zlúčeného systému HPMC/HPS s rôznymi pomermi zlúčenín sa porovnáva s experimentálnou hodnotou, ako je znázornené na obrázku 2-5.

Časť bodkovanej čiary na obrázku je predpovedaná hodnota nulovej šmykovej viskozity zloženého roztoku získaného pravidlom logaritmického súčtu a bodkovaná čiara graf je experimentálna hodnota zloženého systému s rôznymi pomermi zloženia. Z obrázku je zrejmé, že experimentálna hodnota zlúčeného roztoku vykazuje určitú pozitívnu negatívnu odchýlku v porovnaní s pravidlom zloženia, čo naznačuje, že zlúčeninový systém nemôže dosiahnuť termodynamickú kompatibilitu a zlúčenina je kontinuálna fázová disperzia v Nízka teplota štruktúra „morského ostrovného“ štruktúry dvojfázového systému; A pri nepretržitej redukcii pomeru zloženia HPMC/HPS sa kontinuálna fáza zloženého systému zmenila po zložení pomeru 4: 6. Kapitola podrobne pojednáva o výskume.

Z obrázku je zrejmé, že keď je pomer zlúčeniny HPMC/HPS veľký, zlúčenina má negatívnu odchýlku, čo môže byť preto, že HPS s vysokou viskozitou je distribuovaný v stave dispergovanej fázy v strednej fáze HPMC s nižšou viskozitou HPMC . So zvyšovaním obsahu HPS dochádza k pozitívnej odchýlke v zloženom systéme, čo naznačuje, že v tomto čase sa v zloženom systéme vyskytuje súvislý fázový prechod. HPS s vysokou viskozitou sa stáva kontinuálnou fázou zlúčeného systému, zatiaľ čo HPMC je dispergovaná v kontinuálnej fáze HPS v rovnomernejšom stave.

2.3.3.2 Vplyv pomeru zloženia na správanie sa tekutiny v zloženom systéme

Obrázky 2-6 ukazujú index toku N zloženého systému ako funkciu obsahu HPS. Pretože index toku N je namontovaný z logaritmického súradnice, n je tu lineárna suma. Z obrázku je zrejmé, že so zvýšením obsahu HPS sa index prietoku n zlúčeniny postupne znižuje, čo naznačuje, že HPS znižuje vlastnosti newtonovskej tekutiny v zloženom roztoku a zlepšuje jeho pseudoplastické správanie tekutiny. Spodná časť je stav gélu s vyššou viskozitou. Z obrázku je tiež zrejmé, že vzťah medzi indexom toku zloženého systému a obsahom HPS zodpovedá lineárnemu vzťahu (R2 je 0,98062), čo ukazuje, že zložený systém má dobrú kompatibilitu.

2.3.3.3 Vplyv pomeru zloženia na koeficient viskozity v zloženom systéme

Obrázok 2-7 zobrazuje koeficient viskozity K zloženého roztoku ako funkciu obsahu HPS. Z obrázku je zrejmé, že hodnota K čistého HPMC je veľmi malá, zatiaľ čo hodnota K čistého HPS je najväčšia, ktorá súvisí s gélovými vlastnosťami HPMC a HP, ktoré sú v roztoku a gélovom stave nízka teplota. Ak je obsah zložky s nízkou viskozitou vysoký, to znamená, keď je obsah HPS nízky, koeficient viskozity v zloženom roztoku je blízko k obsahu zložky HPMC s nízkou viskozitou; Zatiaľ čo keď je obsah vysokej viskozity vysoký, hodnota K roztoku zlúčeniny sa zvyšuje so zvyšovaním obsahu HPS významne sa zvýšila, čo naznačuje, že HPS zvýšila viskozitu HPMC pri nízkej teplote. To odráža hlavne príspevok viskozity kontinuálnej fázy k viskozity zloženého systému. V rôznych prípadoch, keď je zložkou s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou a zložkou s vysokou viskozitou je kontinuálna fáza, je príspevok viskozity kontinuálnej fázy k viskozity zlúčeného systému očividne odlišný. Ak je HPMC s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou, viskozita zlúčeného systému odráža hlavne príspevok viskozity kontinuálnej fázy; A keď je HPS s vysokou viskozitou kontinuálnou fázou, HPMC, keď dispergovaná fáza zníži viskozitu HPS s vysokou viskozitou. účinok.

2.3.4 tixotropia

Tixotropia sa môže použiť na vyhodnotenie stability látok alebo viacerých systémov, pretože tixotropia môže získať informácie o vnútornej štruktúre a stupni poškodenia pri strihovej sile [323-325]. Tixotropia môže korelovať s časovými účinkami a strihovou históriou, ktorá vedie k mikroštrukturálnym zmenám [324, 326]. Trojstupňová tixotropná metóda sa použila na štúdium účinku rôznych zložených pomerov na tixotropné vlastnosti zloženého systému. Ako je zrejmé z obrázkov 2-5, všetky vzorky vykazovali rôzne stupne tixotropie. Pri nízkych šmykových rýchlostiach sa viskozita roztoku zlúčeniny významne zvýšila so zvýšením obsahu HPS, čo bolo v súlade so zmenou viskozity s nulovým štrbinou s obsahom HPS.

Štrukturálny stupeň zotavenia DSR kompozitných vzoriek v rôznych časoch zotavenia sa vypočíta podľa vzorca (2-3), ako je uvedené v tabuľke 2-1. Ak je dsr <1, ​​vzorka má nízky strihový odpor a vzorka je tixotropná; Naopak, ak DSR> 1, vzorka má antimixotropiu. Z tabuľky vidíme, že hodnota DSR čistého HPMC je veľmi vysoká, takmer 1, je to preto, že molekula HPMC je tuhý reťazec a jej relaxačný čas je krátka a štruktúra sa rýchlo obnovuje pri vysokej šmykovej sile. Hodnota DSR HPS je relatívne nízka, čo potvrdzuje jeho silné tixotropné vlastnosti, hlavne preto, že HPS je flexibilný reťazec a jeho relaxačný čas je dlhý. Štruktúra sa úplne nezotavila v časovom rámci testovania.

Pre roztok zlúčeniny, v rovnakom čase zotavenia, keď je obsah HPMC väčší ako 70%, DSR rýchlo klesá so zvýšením obsahu HPS, pretože molekulárny reťazec HPS je flexibilný reťazec a počet tuhých molekulárnych reťazcov V zloženom systéme sa zvyšuje s pridaním HPS. Ak je znížená, relaxačná doba celkového molekulárneho segmentu zlúčeného systému sa predĺži a tixotropia zlúčeného systému sa nedá rýchlo obnoviť pri pôsobení vysokého strihu. Ak je obsah HPMC nižší ako 70%, DSR sa zvyšuje so zvýšením obsahu HPS, čo naznačuje, že v zloženom systéme je interakcia medzi molekulárnymi reťazcami HPS a HPMC, čo zlepšuje celkovú tuhosť molekulárnej molekulárnej molekulárnej Segmenty v zloženom systéme a skrátia relaxačný čas zloženého systému a skráti sa tixotropia.

Okrem toho bola hodnota DSR zloženého systému významne nižšia ako hodnota čistého HPMC, čo naznačuje, že tixotropia HPMC sa významne zlepšila zložením. Hodnoty DSR väčšiny vzoriek v zloženom systéme boli väčšie ako hodnoty čistého HPS, čo naznačuje, že stabilita HPS sa do určitej miery zlepšila.

Z tabuľky je tiež vidieť, že v rôznych časoch zotavenia hodnoty DSR ukazujú najnižší bod, keď je obsah HPMC 70%, a keď je obsah škrobu väčší ako 60%, hodnota DSR komplexu je vyššia Čistý HPS. Hodnoty DSR do 10 s od všetkých vzoriek sú veľmi blízko konečným hodnotám DSR, čo naznačuje, že štruktúra kompozitného systému v podstate dokončila väčšinu úloh regenerácie štruktúry do 10 s. Je potrebné poznamenať, že kompozitné vzorky s vysokým obsahom HPS vykazovali najskôr trend zvyšovania a potom zníženie s predĺžením doby zotavenia, čo naznačuje, že kompozitné vzorky tiež vykazovali určitý stupeň tixotropie pod účinkom nízkeho strihu a a ich štruktúra nestabilnejšia.

Kvalitatívna analýza trojstupňovej tixotropie je v súlade s uvádzanými výsledkami tixotropných kruhových testov, ale výsledky kvantitatívnej analýzy sú v rozpore s výsledkami tixotropných kruhových testov. Tixotropia zlúčeného systému HPMC/HPS sa merala metódou tixotropného kruhu so zvýšením obsahu HPS [305]. Degenerácia sa najskôr znížila a potom sa zvýšila. Tixotropný kruhový test môže len špekulovať existenciu tixotropného fenoménu, ale nemôže ho potvrdiť, pretože tixotropný krúžok je výsledkom súčasného pôsobenia šmykového času a šmykovej rýchlosti [325-327].

2.4 Zhrnutie tejto kapitoly

V tejto kapitole sa ako hlavné suroviny použili tepelný gél HPMC a HP studený gél na konštrukciu dvojfázového kompozitného systému studeného a horúceho gélu. Vplyv reologických vlastností, ako je viskozita, vzor toku a tixotropia. Podľa spoločného vzťahu medzi rôznymi stavmi a koncentráciami polymérov v roztoku je navrhnutý model molekulárneho stavu zlúčeniny HPMC/HPS v roztoku s nízkou teplotou. Podľa zásady logaritmického súčtu vlastností rôznych komponentov v zloženom systéme sa študovala kompatibilita zloženého systému. Hlavné zistenia sú nasledujúce:

1. Vzorky zlúčenín s rôznymi koncentráciami vykazovali určitý stupeň strihania strihania a stupeň striedania striedania sa zvýšil so zvýšením koncentrácie.
2. So zvýšením koncentrácie sa znížil index prietoku zlúčeniny a zvýšil sa viskozita a viskozita nulovej šírky a zvýšilo sa, že sa zvýšilo správanie tuhého systému zlúčeného systému.
3. V systéme zlúčeniny HPMC/HPS je kritická koncentrácia (8%), pod kritickou koncentráciou, molekulárne reťazce HPMC a fáza HPS gélu v zloženom roztoku sú od seba oddelené a existujú nezávisle; Keď sa dosiahne kritická koncentrácia, v zloženom roztoku je stav mikrogélu vytvorený s fázou HPS ako stredom gélu a molekulárne reťazce HPMC sú vzájomne prepojené a navzájom spojené; Nad kritickou koncentráciou sú preplnené makromolekulárne reťazce HPMC a ich vzájomné prepojenie s fázou HPS zložitejšie a interakcia je zložitejšia. Intenzívnejšie, takže riešenie sa správa ako tavenina polyméru.
4. Pomer zloženia má významný vplyv na reologické vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS. So zvýšením obsahu HPS je jav strihania zloženého systému zrejmejší, index toku sa postupne znižuje a koeficient viskozity nulovej šírky a viskozity sa postupne zvyšuje. Zvyšuje sa, čo naznačuje, že tuhé správanie komplexu sa výrazne zlepší.
5. Viskozita zlúčeniny s nulou vykazuje určitú pozitívnu negatívnu odchýlku v porovnaní s pravidlom logaritmického súčtu. Zložený systém je dvojfázový systém s kontinuálnou fázovou fázovou štruktúrou „more-ostrov“ pri nízkej teplote a keď sa pomer zloženia HPMC/HPS znížil po 4: 6, zmenila sa kontinuálna fáza komplexného systému.
6. Medzi indexom prietoku a pomerom zložených roztokov s rôznymi zloženými pomermi existuje lineárny vzťah medzi indexom prietoku a zloženým pomerom, čo naznačuje, že zlúčenina má dobrú kompatibilitu.
7. Pre systém zlúčeniny HPMC/HPS, keď je zložkou s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou a zložkou s vysokou viskozitou je kontinuálna fáza, je význam viskozity kontinuálnej fázy k viskozity zlúčeného systému významne odlišný. Ak je HPMC s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou, viskozita zlúčeného systému odráža hlavne príspevok viskozity kontinuálnej fázy; Zatiaľ čo keď je HPS s vysokou viskozitou kontinuálnou fázou, HPMC ako disperzná fáza zníži viskozitu HPS s vysokou viskozitou. účinok.
8. Trojstupňová tixotropia sa použila na štúdium účinku zloženého pomeru na tixotropiu zloženého systému. Tixotropia zloženého systému vykazovala trend prvého klesania a potom sa zvýšila so znížením pomeru zloženia HPMC/HPS.
9. Vyššie uvedené experimentálne výsledky ukazujú, že prostredníctvom zloženia HPMC a HPS boli reologické vlastnosti týchto dvoch zložiek, ako je viskozita, strihový riedenie jav a tixotropia, do istej miery vyvážené.

Kapitola 3 Príprava a vlastnosti jedlých zložených filmov HPMC/HPS

Polymérne zloženie je najúčinnejším spôsobom, ako dosiahnuť viaczložkovú komplementaritu výkonu, vyvíjať nové materiály s vynikajúcim výkonom, znížiť ceny výrobkov a rozšíriť rozsah aplikačných materiálov [240-242, 328]. Potom, v dôsledku určitých rozdielov molekulárnej štruktúry a konformačnej entropie medzi rôznymi polymérmi, je väčšina polymérnych zložených systémov nekompatibilná alebo čiastočne kompatibilná [11, 12]. Mechanické vlastnosti a ďalšie makroskopické vlastnosti systému polymérneho zlúčeniny úzko súvisia s fyzikálno -chemickými vlastnosťami každej zložky, zloženým pomerom každej zložky, kompatibilitou medzi zložkami a vnútornou mikroskopickou štruktúrou a ďalšími faktormi [240, 329].

Z hľadiska chemickej štruktúry sú HPMC aj HP hydrofilné kukurice, rovnaká štrukturálna jednotka - glukóza a sú modifikované rovnakou funkčnou skupinou - hydroxypropylovou skupinou, takže HPMC a HPS by mali mať dobrú fázu. Kapacita. HPMC je však tepelne indukovaný gél, ktorý je v stave roztoku s veľmi nízkou viskozitou pri nízkej teplote a vytvára koloid pri vysokej teplote; HPS je gél vyvolaný za studena, ktorý je nízkoteplotným gélom a je v stave roztoku pri vysokej teplote; Gélové podmienky a správanie sú úplne opačné. Zloženia HPMC a HPS nevedie k tvorbe homogénneho systému s dobrou kompatibilitou. Berúc do úvahy chemickú štruktúru aj termodynamiku, má veľký teoretický význam a praktickú hodnotu pre zloženú HPMC s HPS, aby sa vytvoril systém zlúčeniny za studena-hotovú zlúčeninu.

Táto kapitola sa zameriava na štúdium vlastných vlastností komponentov v systéme studeného a horúcich gélových zlúčenín HPMC/HPS, pomer zloženia a relatívna vlhkosť prostredia na mikroskopickej morfológii, kompatibilite a separácii fázy, mechanických vlastností, optických vlastností, optických vlastností a vlastnosti tepelnej kvapky zloženého systému. A vplyv makroskopických vlastností, ako sú vlastnosti kyslíkovej bariéry.

3.1 Materiály a vybavenie

3.1.1 Hlavné experimentálne materiály

3.1.2 Hlavné nástroje a vybavenie

3.2 Experimentálna metóda

3.2.1 Príprava jedlého kompozitného filmu HPMC/HPS

15% (hm/m) suchý prášok HPMC a HPS sa zmiešal s 3% (hm/m) plastifikátorom polyetylénglykolu sa zmiešal v deionizovanej vode, aby sa získala zložená kvapalina tvoriaca film a jedlý kompozitný film HPMC/ HPS bol pripravený metódou odlievania.

Metóda prípravy: Najprv vážte suchý prášok HPMC a HPS a zmiešajte ich podľa rôznych pomerov; Potom pridajte do vody 70 ° C a rýchlo sa miešajte pri 120 ot./min/min počas 30 minút, aby ste úplne rozptýlili HPMC; Potom zohrejte roztok na nad 95 ° C, miešajte rýchlo rovnakou rýchlosťou počas 1 hodiny, aby ste úplne želatinizovali HPS; Po dokončení želatinizácie sa teplota roztoku rýchlo zníži na 70 ° C a roztok sa mieša pomalou rýchlosťou 80 ot/min/min počas 40 minút. Plne rozpustite HPMC. Nalejte 20 g zmiešaného roztoku tvoriaceho filmu do polystyrénovej Petriho misky s priemerom 15 cm, vrhajte ho rovno a vysušte ho pri 37 ° C. Sušený film sa odlupuje z disku, aby sa získala jedlá zložená membrána.

Jedlé filmy boli všetky ekvilibrované 57% vlhkosťou dlhšie ako 3 dni pred testovaním a jedlá filmová časť používaná na testovanie mechanických vlastností bola ekvilibrovaná pri 75% vlhkosti na viac ako 3 dni.

3.2.2 Mikromorfológia jedlého kompozitného filmu HPMC/HPS

3.2.2.1 Princíp analýzy skenovacieho elektrónového mikroskopu

Elektrónová pištoľ na hornej časti skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) môže vyžarovať vysoké množstvo elektrónov. Po znížení a zaostrení môže tvoriť elektrónový lúč s určitou energiou a intenzitou. Poháňané magnetickým poľom skenovacej cievky podľa určitého času a priestoru skenujú povrch bodu vzorky po bode. V dôsledku rozdielu v charakteristikách povrchovej mikroféry bude interakcia medzi vzorkou a elektrónovým lúčom generovať sekundárne elektrónové signály s rôznymi intenzitami, ktoré sa zhromažďujú detektorom a prevedené na elektrické signály, ktoré sú zosilnené videom a vstup do mriežky obrazovej trubice po nastavení jasu obrazovej trubice je možné získať sekundárny elektrónový obraz, ktorý môže odrážať morfológiu a charakteristiky mikroregiónu na povrchu vzorky. V porovnaní s tradičnými optickými mikroskopmi je rozlíšenie SEM relatívne vysoké, asi 3nm-6nm povrchovej vrstvy vzorky, ktorá je vhodnejšia na pozorovanie znakov mikroštruktúry na povrchu materiálov.

3.2.2.2 Testovacia metóda

Jedlý film bol umiestnený do vysušenia na sušenie a vybrala sa vhodná veľkosť jedlého filmu, vložená na SEM špeciálnu vzorkovú fázu s vodivým lepidlom a potom zlacela s vákuovým držiteľom. Počas testu sa vzorka vložila do SEM a mikroskopická morfológia vzorky bola pozorovaná a fotografovaná po 300 -krát a 1000 -krát zväčšení pod napätím akcelerácie elektrónového lúča 5 kV.

3.2.3 Prenos svetla HPMC/HPS EDIBLE COMPOBOTE FILM

3.2.3.1 Princíp analýzy spektrofotometrie UV-VIS

UV-VIS spektrofotometer môže vyžarovať svetlo s vlnovou dĺžkou 200 až 800 nm a ožarovať ho na objekt. Niektoré špecifické vlnové dĺžky svetla v dopadajúcej svetle sú absorbované materiálom a dochádza k prechodu na úrovni molekulárnej vibračnej energie a elektronickým prechodom na hladinu energie. Pretože každá látka má rôzne molekulárne, atómové a molekulárne priestorové štruktúry, každá látka má svoje špecifické absorpčné spektrum a obsah látky sa môže určiť alebo určiť podľa úrovne absorbancie pri niektorých špecifických vlnových dĺžkach v absorpčnom spektre. Preto spektrofotometrická analýza UV-VIS je jedným z účinných prostriedkov na štúdium zloženia, štruktúry a interakcie látok.

Keď lúč svetla zasiahne objekt, časť dopadajúceho svetla je absorbovaná objektom a druhá časť dopadajúceho svetla sa prenáša cez objekt; Pomer intenzity prenášaného svetla k intenzite dopadajúceho svetla je priepustnosť.

Vzorec vzťahu medzi absorbanciou a priepustnosťou je:

Medzi nimi je Absorbancia;

T je priepustnosť, %.

Konečná absorbancia bola rovnomerne korigovaná absorbanciou x 0,25 mm/hrúbka.

3.2.3.2 Testovacia metóda

Pripravte roztoky 5% HPMC a HPS, premiešajte ich podľa rôznych pomerov, nalejte 10 g roztoku tvorby filmu do polystyrénovej Petriho misky s priemerom 15 cm a vysušte pri 37 ° C, aby sa vytvoril film. Vrežte jedlý film na obdĺžnikový prúžok 1 mm × 3 mm, vložte ho do kyvety a urobte jedlý film blízko vnútornej steny kyvety. Na skenovanie vzoriek pri plnej vlnovej dĺžke 200-800 nm sa použil UV-VIS spektrofotometer WFZ UV-3802 a každá vzorka bola testovaná 5-krát.

3.2.4 Dynamické termomechanické vlastnosti jedlých kompozitných filmov HPMC/HPS

3.2.4.1 Princíp dynamickej termechanickej analýzy

Dynamická termomechanická analýza (DMA) je prístroj, ktorý dokáže merať vzťah medzi hmotnosťou a teplotou vzorky pri určitom zaťažení nárazom a programovanou teplotou a môže testovať mechanické vlastnosti vzorky pri pôsobení periodického striedavého napätia a času, teplota a teplota. frekvenčný vzťah.

Vysoké molekulárne polyméry majú viskoelastické vlastnosti, ktoré môžu na jednej strane ukladať mechanickú energiu ako elastomér, a na druhej strane spotrebúvajú energiu ako hlienu. Ak sa aplikuje periodická striedavá sila, elastická časť premení energiu na potenciálnu energiu a ukladá ju; zatiaľ čo viskózna časť premení energiu na tepelnú energiu a stráca ju. Polymérne materiály zvyčajne vykazujú dva stavy nízkoteplotného skla stavu a stavu gumy s vysokou teplotou a teplota prechodu medzi týmito dvoma stavmi je teplota prechodu skla. Teplota prechodu skla priamo ovplyvňuje štruktúru a vlastnosti materiálov a je jednou z najdôležitejších charakteristických teplôt polymérov.

Analýzou dynamických termomechanických vlastností polymérov je možné pozorovať viskoelasticitu polymérov a je možné získať dôležité parametre, ktoré určujú výkonnosť polymérov, aby sa mohli lepšie aplikovať na skutočné prostredie použitia. Okrem toho je dynamická termomechanická analýza veľmi citlivá na prechod skla, separáciu fázy, zosieťovanie, kryštalizáciu a molekulárny pohyb na všetkých úrovniach molekulárnych segmentov a môže získať veľa informácií o štruktúre a vlastnostiach polymérov. Často sa používa na štúdium molekúl polymérov. pohybové správanie. Použitím režimu teplotného zametania DMA je možné testovať výskyt fázových prechodov, ako je sklenený prechod. V porovnaní s DSC má DMA vyššiu citlivosť a je vhodnejšia na analýzu materiálov simulujúcich skutočné použitie.

3.2.4.2 Testovacia metóda

Vyberte čisté, rovnomerné, ploché a nepoškodené vzorky a nakrájajte ich na obdĺžnikové prúžky 10 mm x 20 mm. Vzorky boli testované v ťahu režim s použitím dynamického termomechanického analyzátora Pydris Diamond od Perkinelmer v USA. Testovací teplotný rozsah bol 25 ~ 150 ° C, rýchlosť zahrievania bola 2 ° C/min, frekvencia bola 1 Hz a test sa opakoval dvakrát pre každú vzorku. Počas experimentu sa zaznamenal modul skladovania (E ') a modul straty (E ”) a mohol sa vypočítať aj pomer modulu straty k modulu skladovania, to znamená, že tangentický uhlový tank A.

3.2.5 Tepelná stabilita jedlých kompozitných filmov HPMC/HPS

3.2.5.1 Princíp termogravimetrickej analýzy

Tepelný gravimetrický analyzátor (TGA) môže merať zmenu hmotnosti vzorky s teplotou alebo časom pri programovanej teplote a môže sa použiť na štúdium možného odparovania, topenia, sublimácie, dehydratácie, rozkladu a oxidácie látok počas procesu zahrievania . a ďalšie fyzikálne a chemické javy. Krivka vzťahu medzi hmotnosťou hmoty a teploty (alebo času) získanej bezprostredne po testovaní vzorky sa nazýva termogravimetrická (krivka TGA). chudnutie a ďalšie informácie. Derivátová termogravimetrická krivka (krivka DTG) sa dá získať po odvodení TGA krivky prvého poriadku, ktorá odráža zmenu rýchlosti straty hmotnosti testovanej vzorky s teplotou alebo časom a špičkový bod je maximálny bod konštantného bodu konštantného bodu sadzba.

3.2.5.2 Testovacia metóda

Vyberte jedlý film s rovnomernou hrúbkou, nakrájajte ho na kruh s rovnakým priemerom ako testovací disk termogravimetrického analyzátora a potom ho položte na testovací disk a otestujte ho v atmosfére dusíka s prietokom rýchlosťou 20 ml/min. . Teplotný rozsah bol 30–700 ° C, rýchlosť zahrievania bola 10 ° C/min a každá vzorka sa testovala dvakrát.

3.2.6.1 Princíp analýzy v ťahu

3.2.6 Vlastnosti ťahu HPMC/HPS jedlé kompozitné filmy

Tester mechanických vlastností môže na spline na spline aplikovať statické zaťaženie v ťahu pozdĺž pozdĺžnej osi pri špecifických podmienkach teploty, vlhkosti a rýchlosti, až kým nie je rozbitá spline. Počas testu bol zaťaženie aplikovaný na spline a jeho deformáciu zaznamenané testerom mechanického vlastníctva a bola nakreslená krivka napätia-deformácia počas deformácie v ťahu. Z krivky napätia a deformácie je možné vypočítať pevnosť v ťahu (ζT), predĺženie pri zlomení (εb) a elastický modul (E) na vyhodnotenie ťahových vlastností filmu.

Vzťah materiálov napätia a deformácie sa môže vo všeobecnosti rozdeliť na dve časti: oblasť elastickej deformácie a oblasť deformácie plastu. V elastickej deformačnej zóne majú napätie a napätie materiálu lineárny vzťah a deformáciu v tomto čase sa dá úplne získať, čo je v súlade so zákonom Cooka; V plastickej deformačnej zóne už nie sú napätie a napätie materiálu lineárne a deformácia, ktorá sa v súčasnosti vyskytuje, je nezvratne, nakoniec sa materiál zlomí.

Vzorec výpočtu pevnosti v ťahu ：

Kde: Je pevnosť v ťahu, MPA;

P je maximálne zaťaženie alebo lámanie zaťaženia, n;

B je šírka vzorky, mm;

D je hrúbka vzorky, mm.

Vzorec na výpočet predĺženia pri prestávke:

Kde: εb je predĺženie pri prestávke, %;

L je vzdialenosť medzi označujúcimi čiarami, keď sa vzorka zlomí, mm;

L0 je pôvodná dĺžka rozchodu vzorky, mm.

Vzorec výpočtu elastického modulu:

Medzi nimi: e je elastický modul, MPA;

ζ je stres, MPA;

ε je napätie.

3.2.6.2 Testovacia metóda

Vyberte čisté, rovnomerné, ploché a nepoškodené vzorky, pozrite si Národný štandard GB13022-91 a nakrájajte ich na dumbbellové doliny s celkovou dĺžkou 120 mm, počiatočnú vzdialenosť medzi svietidlami 86 mm, vzdialenosťou medzi značkami 40 mm a Šírka 10 mm. Spline sa umiestnili na 75% a 57% (v atmosfére nasýteného chloridu sodného a roztoku bromidu sodného) a ekvilibrované dlhšie ako 3 dni pred meraním. V tomto experimente sa na testovanie používajú ASTM D638, 5566 Mechanical Propert Tester spoločnosti Instron Corporation v Spojených štátoch a jeho pneumatická svorka 2712-003. Rýchlosť v ťahu bola 10 mm/min a vzorka sa opakovala 7 -krát a vypočítala sa priemerná hodnota.

3.2.7 Permeabilita kyslíka HPMC/HPS EDIBLE KOMPOSITE FILM

3.2.7.1 Princíp analýzy permeability kyslíka

Po inštalácii testovacej vzorky je testovacia dutina rozdelená na dve časti, A a B; Vysoko čistotný prietok kyslíka s určitým prietokom sa prenáša do dutiny A a prietok dusíka s určitým prietokom sa prenáša do dutiny B; Počas testovacieho procesu dutina A kyslík prenikne cez vzorku do dutiny B a kyslík infiltrovaný do dutiny B je prenášaný prietokom dusíka a opúšťa dutinu B, aby dosiahla kyslíkový senzor. Senzor kyslíka meria obsah kyslíka v prietoku dusíka a výstupuje zodpovedajúci elektrický signál, čím sa vypočíta kyslík vzorky. priepustnosť.

3.2.7.2 Testovacia metóda

Vyberte nepoškodené jedlé kompozitné filmy, nakrájajte ich na vzorky s diamantovým v tvare 10,16 x 10,16 cm, potiahnite okrajové povrchy svoriek pomocou vákuového mastnoty a vzorky zovrkávajú do testovacieho bloku. Testná podľa ASTM D-3985, každá vzorka má skúšobnú plochu 50 cm2.

3.3 Výsledky a diskusia

3.3.1 Analýza mikroštruktúry jedlých zložených filmov

Interakcia medzi komponentmi kvapaliny tvoriacej filmy a podmienkami sušenia určuje konečnú štruktúru filmu a vážne ovplyvňuje rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti filmu [330, 331]. Vlastné gélové vlastnosti a pomer zloženia každej zložky môžu ovplyvniť morfológiu zlúčeniny, ktorá ďalej ovplyvňuje povrchovú štruktúru a konečné vlastnosti membrány [301, 332]. Mikroštrukturálna analýza filmov preto môže poskytnúť relevantné informácie o molekulárnom prestavbe každého komponentu, čo nám môže pomôcť lepšie porozumieť vlastnostiam bariéry, mechanickým vlastnostiam a optickým vlastnostiam filmov.

Na obrázku 3-1 sú znázornené mikrografy elektrónového mikroskopu povrchových skenovacích mikroskopov HPS/HPMC jedlé filmy s rôznymi pomermi. Ako je zrejmé z obrázku 3-1, niektoré vzorky vykazovali mikro-prasknutia na povrchu, ktoré môžu byť spôsobené redukciou vlhkosti vo vzorke počas testu alebo útokom elektrónového lúča v mikroskopickej dutine [122 , 139]. Na obrázku čistá HPS membrána a čistá HPMC. Membrány vykazovali relatívne hladké mikroskopické povrchy a mikroštruktúra čistých hps membrán bola homogénnejšia a plynulejšia ako čisté HPMC membrány, ktoré môžu byť počas chladiaceho procesu spôsobené hlavne spôsobenými makromolekulami škrobu (molekuly amylózy a amylopectínu). vo vodnom roztoku. Mnoho štúdií ukázalo, že systém amylózy-amylopektínovej vody v procese chladenia

Môže existovať konkurenčný mechanizmus medzi tvorbou gélu a separáciou fázy. Ak je rýchlosť separácie fázy nižšia ako rýchlosť tvorby gélu, v systéme sa nevyskytne separácia fázy, inak sa v systéme vyskytne fázové oddelenie [333, 334]. Okrem toho, keď obsah amylózy presahuje 25%, želatinizácia amylózy a kontinuálna štruktúra amylózovej siete môžu významne inhibovať výskyt fázovej separácie [334]. Obsah amylózy v HPS použitých v tomto článku je 80%, oveľa vyšší ako 25%, a preto lepšie ilustruje jav, že čisté HPS membrány sú homogénnejšie a plynulejšie ako čisté HPMC membrány.

Z porovnania čísel je zrejmé, že povrchy všetkých kompozitných filmov sú relatívne drsné a niektoré nepravidelné hrbole sú rozptýlené, čo naznačuje, že medzi HPMC a HPS existuje určitý stupeň nemiešateľnosti. Okrem toho kompozitné membrány s vysokým obsahom HPMC vykazovali homogénnejšiu štruktúru ako tie s vysokým obsahom HPS. Kondenzácia založená na HPS pri teplote tvorby filmu 37 ° C

Na základe gélových vlastností HPS predstavil stav viskózneho gélu; Zatiaľ čo na základe vlastností tepelného gélu HPMC, HPMC predstavovala stav podobný roztoku. V kompozitnej membráne s vysokým obsahom HPS (7: 3 HPS/HPMC) je viskózna HPS kontinuálna fáza a voda podobná HPMC je rozptýlená v kontinuálnej fáze HPS s vysokou viskozitou ako dispergovaná fáza, ktorá nie je vodivé do rovnomerného rozdelenia rozptýlenej fázy; V kompozitnom filme s vysokým obsahom HPMC (3: 7 HPS/HPMC) sa HPMC s nízkou viskozitou transformuje do kontinuálnej fázy a viskózny HPS sa rozptýli vo fáze HPMC s nízkou viskozitou ako dispergovaná fáza, ktorá vedie k tomu, že vedie na dispergovanú fázu, ktorá vedie na to, aby vedie na dispergovanú fázu, ktorá vedie na to Tvorba homogénnej fázy. zložený systém.

Z obrázku je zrejmé, že hoci všetky kompozitné filmy vykazujú drsné a nehomogénne povrchové štruktúry, nenašlo sa žiadne zjavné fázové rozhranie, čo naznačuje, že HPMC a HP majú dobrú kompatibilitu. Kompozitné filmy HPMC/škrob bez plastifikátorov, ako je PEG, vykazovali zjavnú fázovú separáciu [301], čo naznačuje, že obe hydroxypropylová modifikácia škrobu a plastifikátorov PEG môže zlepšiť kompatibilitu kompozitného systému.

3.3.2 Optické vlastnosti analýza jedlých zložených filmov

Vlastnosti prenosu svetla jedlých kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi pomermi sa testovali pomocou UV-VIS spektrofotometra a UV spektrá sú znázornené na obrázku 3-2. Čím väčšia je hodnota prenosu svetla, tým rovnomernejší a priehľadnejší je film; Naopak, čím menšia je hodnota prenosu svetla, tým viac je nerovnomerná a nepriehľadná film je. Z obrázku 3-2 (a) je zrejmé, že všetky kompozitné filmy vykazujú podobný trend so zvyšovaním skenovacej vlnovej dĺžky v rozsahu skenovania plných vlnových dĺžok a priepustnosť svetla sa postupne zvyšuje so zvyšovaním vlnovej dĺžky. Pri 350 nm majú krivky tendenciu náhornú plošinu.

Vyberte priepustnosť pri vlnovej dĺžke 500 nm na porovnanie, ako je znázornené na obrázku 3-2 (b), priepustnosť čistého HPS filmu je nižšia ako priepasť filmu HPMC a so zvýšením obsahu HPMC sa transmitancia najskôr zníži a potom sa zvýšil po dosiahnutí minimálnej hodnoty. Keď sa obsah HPMC zvýšil na 70%, prenos svetla kompozitného filmu bol väčší ako u čistého HPS. Je dobre známe, že homogénny systém bude vykazovať lepšiu priepustnosť svetla a jeho hodnota priepustenia meranej UV je všeobecne vyššia; Nehomogénne materiály sú vo všeobecnosti prívraznejšie a majú nižšie hodnoty prenosu UV. Hodnoty prenosu kompozitných filmov (7: 3, 5: 5) boli nižšie ako hodnoty čistých HPS a HPMC filmov, čo naznačuje, že došlo k určitému stupňu fázovej separácie medzi dvoma zložkami HPS a HPMC.

Obr. 3-2 UV spektrá pri všetkých vlnových dĺžkach (A) a pri 500 nm (B) pre filmy pre zmes HPS/HPMC. Stĺp predstavuje priemerné ± štandardné odchýlky. AC: Rôzne písmená sa významne líšia v závislosti od rôznych pomerov zmesí (p <0,05), aplikované v úplnej dizertačnej práci

3.3.3 Dynamická termomechanická analýza jedlých zložených filmov

Obrázok 3-3 zobrazuje dynamické termomechanické vlastnosti jedlých filmov HPMC/HPS s rôznymi formuláciami. Z obr. 3-3 (a) je zrejmé, že modul úložného priestoru (E ') klesá so zvýšením obsahu HPMC. Okrem toho sa úložný modul všetkých vzoriek postupne znižoval so zvyšujúcou sa teplotou, s výnimkou toho, že modul skladovania čistého filmu HPS (10: 0) sa mierne zvýšil po zvýšení teploty na 70 ° C. Pri vysokej teplote má pre kompozitný film s vysokým obsahom HPMC úložný modul kompozitného filmu zjavný klesajúci trend so zvýšením teploty; Zatiaľ čo pre vzorku s vysokým obsahom HPS, úložný modul iba mierne klesá so zvýšením teploty.

Obr. 3-3 Modul skladovania (E ') (A) a strata tangens (Tan A) (B) filmov zmesí HPS/HPMC

Z obrázku 3-3 (b) je zrejmé, že vzorky s obsahom HPMC vyššie ako 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) ukazujú vrchol skleneného prechodu a so zvýšením obsahu HPMC, Prechod skla sa teplota prechodu posunula na vysokú teplotu, čo naznačuje, že flexibilita polymérneho reťazca HPMC sa znížila. Na druhej strane čistá HPS membrána vykazuje veľký vrchol obálky okolo 67 ° C, zatiaľ čo kompozitná membrána s obsahom 70% HPS nemá zjavný prechod skla. Dôvodom môže byť skutočnosť, že medzi HPMC a HPS existuje určitý stupeň interakcie, čím obmedzuje pohyb molekulárnych segmentov HPMC a HPS.

3.3.4 Analýza tepelnej stability jedlých zložených filmov

Obr. 3-4 TGA krivky (A) a ich derivátové (DTG) krivky (B) filmov zmesí HPS/HPMC

Tepelná stabilita jedlého kompozitného filmu HPMC/HPS bola testovaná termogravimetrickým analyzátorom. Obrázok 3-4 zobrazuje termogravimetrickú krivku (TGA) a jej krivka rýchlosti straty hmotnosti (DTG) kompozitného filmu. Z krivky TGA na obrázku 3-4 (a) je zrejmé, že vzorky kompozitnej membrány s rôznymi pomermi vykazujú dve zjavné termogravimetrické stupne zmeny so zvýšením teploty. Prchavná hmota voda adsorbovaná polysacharidovou makromolekulou vedie k malej fáze straty hmotnosti pri 30–180 ° C pred skutočnou tepelnou degradáciou. Následne je väčšia fáza straty hmotnosti pri 300 až 450 ° C, tu tu fáza tepelnej degradácie HPMC a HPS.

Z kriviek DTG na obrázku 3-4 (b) je zrejmé, že tepelná degradácia maximálna teplota čistého HPS a čisto HPMC je 338 ° C a 400 ° C, a tepelná degradácia maximálna teplota čistého HPMC je teplota čistého HPMC vyššia ako pri HPS, čo naznačuje, že HPMC lepšia tepelná stabilita ako HPS. Keď bol obsah HPMC 30% (7: 3), jeden pík sa objavil pri 347 ° C, čo zodpovedá charakteristickému píku HPS, ale teplota bola vyššia ako vrchol tepelnej degradácie HP; Keď bol obsah HPMC 70% (3: 7), pri 400 ° C sa objavil iba charakteristický vrchol HPMC; Keď bol obsah HPMC 50%, na krivke DTG sa objavili dva vrcholy tepelnej degradácie, 345 ° C a 396 ° C. Vrcholy zodpovedajú charakteristickým vrcholom HPS a HPMC, ale vrchol tepelnej degradácie zodpovedajúci HPS je menší a oba vrcholy majú určitý posun. Je zrejmé, že väčšina kompozitných membrán vykazuje iba charakteristický jediný pík zodpovedajúci určitej zložke a sú kompenzované v porovnaní s membránou čistej zložky, čo naznačuje, že existuje určitý rozdiel medzi komponentmi HPMC a HPS. stupeň kompatibility. Teplota tepelnej degradácie maximálnej teploty kompozitnej membrány bola vyššia ako teplota čistého HPS, čo naznačuje, že HPMC by do určitej miery mohla zlepšiť tepelnú stabilitu HPS membrány.

3.3.5 Analýza mechanických vlastností jedlého kompozitného filmu

Vlastné vlastnosti v ťahu kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi pomermi sa merali pomocou mechanického vlastného analyzátora pri 25 ° C, relatívna vlhkosť 57% a 75%. Obrázok 3-5 zobrazuje elastický modul (A), predĺženie pri zlomení (B) a pevnosť v ťahu (C) kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi pomermi pri rôznych relatívnej vlhkosti. Z obrázku je zrejmé, že keď je relatívna vlhkosť 57%, elastický modul a pevnosť v ťahu čistého HPS filmu sú najväčší a čistý HPMC je najmenší. So zvyšovaním obsahu HPS sa elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitných filmov neustále zvyšovali. Predĺženie pri zlomení čistého HPMC membrány je oveľa väčšie ako u čistého HPS membrány a obe sú väčšie ako pri zloženej membráne.

Keď bola relatívna vlhkosť vyššia (75%) v porovnaní s 57% relatívnou vlhkosťou, elastický modul a pevnosť v ťahu všetkých vzoriek sa znížilo, zatiaľ čo predĺženie pri zlomení sa významne zvýšilo. Je to hlavne preto, že voda, ako zovšeobecnený plastifikátor, dokáže zriediť matricu HPMC a HPS, znížiť silu medzi polymérnymi reťazcami a zlepšiť mobilitu polymérnych segmentov. Pri vysokej relatívnej vlhkosti bol elastický modul a pevnosť v ťahu čistých HPMC filmov vyšší ako v prípade čistých HPS filmov, ale predĺženie pri zlomení bolo nižšie, čo bolo úplne odlišné od výsledkov pri nízkej vlhkosti. Je potrebné poznamenať, že variácia mechanických vlastností kompozitných filmov s pomermi zložiek s vysokou vlhkosťou 75% je úplne opačná ako pri nízkej vlhkosti v porovnaní s prípadom pri relatívnej vlhkosti 57%. Pod vysokou vlhkosťou sa zvyšuje obsah vlhkosti vo filme a voda má nielen určitý plastifikačný účinok na polymérnu matricu, ale tiež podporuje rekryštalizáciu škrobu. V porovnaní s HPMC má HPS silnejšiu tendenciu rekryštalizovať, takže účinok relatívnej vlhkosti na HPS je oveľa väčší ako v prípade HPMC.

Obr. 3-5 Tenzílne vlastnosti filmov HPS/HPMC s rôznymi pomermi HPS/HPMC rovnováhy za rôznych podmienok relatívnej pokory (RH). *: Rôzne písmená čísla sa výrazne líšia v závislosti od rôznych RH, aplikovaných v úplnej dizertačnej práci

3.3.6 Analýza priepustnosti kyslíka jedlých zložených filmov

Jedlý kompozitný film sa používa ako materiál na obal potravín na predĺženie trvanlivosti potravín a jeho výkonnosť kyslíkovej bariéry je jedným z dôležitých ukazovateľov. Preto sa rýchlosť prenosu kyslíka jedlých filmov s rôznymi pomermi HPMC/HPS merala pri teplote 23 ° C a výsledky sú uvedené na obrázku 3-6. Z obrázku je zrejmé, že permeabilita kyslíka čistej HPS membrány je významne nižšia ako v prípade čistej hpmc membrány, čo naznačuje, že membrána HPS má lepšie vlastnosti kyslíkovej bariéry ako membrána HPMC. V dôsledku nízkej viskozity a existencie amorfných oblastí je HPMC vo filme ľahké tvoriť relatívne voľnú štruktúru siete s nízkou hustotou; V porovnaní s HPS má vyššiu tendenciu rekryštalizovať a vo filme je ľahké vytvoriť hustú štruktúru. Mnoho štúdií ukázalo, že škrobové filmy majú dobré vlastnosti kyslíkovej bariéry v porovnaní s inými polymérmi [139, 301, 335, 336].

Obr. 3-6 Permeabilita kyslíka HPS/HPMC Films

Pridanie HPS môže významne znížiť priepustnosť kyslíka HPMC membrán a permeabilita kyslíka kompozitných membrán prudko klesá so zvyšovaním obsahu HPS. Pridanie HPs-impermatbateľných HPS kyslíka môže zvýšiť tortuozitu kyslíkového kanála v kompozitnej membráne, čo zase vedie k zníženiu rýchlosti permeacie kyslíka a nakoniec k nižšej permeabilite kyslíka. Podobné výsledky boli hlásené pre ďalšie pôvodné škroby [139 301].

3.4 Zhrnutie tejto kapitoly

V tejto kapitole, s použitím HPMC a HPS ako hlavných surovín a pridaním polyetylénglykolu ako plastifikátora, sa jedlé kompozitné filmy HPMC/HP s rôznymi pomermi pripravili metódou odlievania. Vplyv vlastných vlastností komponentov a pomer zloženia na mikroskopickú morfológiu kompozitnej membrány sa študoval skenovacou elektrónovou mikroskopiou; Mechanické vlastnosti kompozitnej membrány sa študovali testerom mechanických propertov. Vplyv vlastných vlastností komponentov a pomer zloženia na vlastnosti kyslíkovej bariéry a svetlo priepustnosť kompozitného filmu sa študoval pomocou testera kyslíka a spektrofotometer UV-VIS. Bola použitá skenovacia elektrónová mikroskopia, termogravimetrická analýza a dynamická tepelná analýza. Mechanická analýza a ďalšie analytické metódy sa použili na štúdium kompatibility a fázovej separácie systému zlúčeniny za studena-hotového zlúčeniny. Hlavné zistenia sú nasledujúce:

1. V porovnaní s čistou HPMC sa čistá HPS ľahšie vytvára homogénna a hladká mikroskopická morfológia povrchu. Je to hlavne spôsobené lepším molekulárnym preskupením škrobových makromolekulov (molekuly amylózy a molekúl amylopectínu) vo vodnom roztoku škrobu počas procesu chladenia.
2. Zlúčeniny s vysokým obsahom HPMC s väčšou pravdepodobnosťou tvoria homogénne membránové štruktúry. Je to založené hlavne na gélových vlastnostiach HPMC a HPS. Pri teplote tvoriacej filmy HPMC a HP vykazujú stav roztoku s nízkym viskozitou a gélový stav s vysokou viskozitou. Vysoko viskozita dispergovaná fáza je rozptýlená v kontinuálnej fáze s nízkou viskozitou. , je ľahšie vytvoriť homogénny systém.
3. Relatívna vlhkosť má významný vplyv na mechanické vlastnosti kompozitných filmov HPMC/HPS a stupeň jeho účinku sa zvyšuje so zvýšením obsahu HPS. Pri nižšej relatívnej vlhkosti sa elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitných filmov zvýšili so zvýšením obsahu HPS a predĺženie pri prerušení kompozitných filmov boli výrazne nižšie ako v prípade čistých zložiek. So zvýšením relatívnej vlhkosti sa výrazne zvýšil elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitného filmu a predĺženie pri zlomení sa významne zvýšilo a vzťah medzi mechanickými vlastnosťami kompozitného filmu a pomerom zloženia ukázal úplne opačný vzor zmeny pri rôznych zmenách relatívna vlhkosť. Mechanické vlastnosti kompozitných membrán s rôznymi pomermi zloženia ukazujú priesečník za rôznych podmienok relatívnej vlhkosti, ktorá poskytuje možnosť optimalizácie výkonu produktu podľa rôznych požiadaviek na aplikáciu.
4. Pridanie HPS významne zlepšilo vlastnosti kyslíkovej bariéry kompozitnej membrány. Permeabilita kyslíka kompozitnej membrány sa prudko znížila so zvýšením obsahu HPS.
5. V systéme HPMC/HPS Cold a Hot Gel zlúčenina je medzi týmito dvoma zložkami určitá kompatibilita. V obrazoch SEM všetkých kompozitných filmov sa nenašlo žiadne zjavné dvojfázové rozhranie, väčšina zložených filmov mala iba jeden sklenený prechodný bod vo výsledkoch DMA a v krivkách DTG väčšiny kompozitov sa objavil iba jeden vrchol tepelnej degradácie. filmy. Ukazuje, že medzi HPMC a HPS existuje určitá opisnosť.

Vyššie uvedené experimentálne výsledky ukazujú, že zloženie HPS a HPMC môže nielen znížiť výrobné náklady na jedlý film HPMC, ale tiež zlepšiť jeho výkon. Mechanické vlastnosti, vlastnosti kyslíkovej bariéry a optické vlastnosti jedlého kompozitného filmu sa môžu dosiahnuť úpravou zloženého pomeru týchto dvoch zložiek a relatívnej vlhkosti vonkajšieho prostredia.

KAPITOLA 4 Vzťah medzi mikromorfológiou a mechanickými vlastnosťami zlúčeniny HPMC/HPS

V porovnaní s vyššou zmiešavacou entropiou počas miešania zliatiny kovov je miešacia entropia počas polymérneho zloženia zvyčajne veľmi malá a teplo zloženia počas zloženia je zvyčajne pozitívne, čo vedie k procesom zloženia polyméru. Zmena voľnej energie Gibbs je pozitívna (���>) Preto majú polymérne formulácie tendenciu tvoriť fázovo oddelené dvojfázové systémy a plne kompatibilné polymérne formulácie sú veľmi zriedkavé [242].

Mistebilné zložené systémy môžu zvyčajne dosiahnuť miešateľnosť molekulárnej úrovne v termodynamike a tvoria homogénne zlúčeniny, takže väčšina systémov polymérnych zlúčenín je nemiešateľná. Mnoho systémov polymérnych zlúčenín však môže za určitých podmienok dosiahnuť kompatibilný stav a stať sa zloženými systémami s určitou kompatibilitou [257].

Makroskopické vlastnosti, ako sú mechanické vlastnosti polymérnych kompozitných systémov, vo veľkej miere závisia od interakcie a fázovej morfológie ich komponentov, najmä kompatibility medzi zložkami a zloženie kontinuálnych a dispergovaných fáz [301]. Preto má veľký význam študovať mikroskopickú morfológiu a makroskopické vlastnosti kompozitného systému a stanoviť vzťah medzi nimi, ktorý má veľký význam na kontrolu vlastností kompozitných materiálov riadením fázovej štruktúry a kompatibility kompozitného systému.

V procese štúdia morfológie a fázového diagramu komplexného systému je veľmi dôležité zvoliť vhodné prostriedky na rozlíšenie rôznych komponentov. Rozdiel medzi HPMC a HPS je však dosť ťažké, pretože obidve majú dobrú priehľadnosť a podobný index lomu, takže je ťažké rozlíšiť tieto dve zložky optickou mikroskopiou; Okrem toho, pretože obidva sú materiálom na báze organického uhlíka, takže obaja majú podobnú absorpciu energie, takže je tiež ťažké skenovať elektrónovú mikroskopiu, aby sa presne rozlíšila pár komponentov. Fourier Transformácia infračervenej spektroskopie môže odrážať zmeny v morfológii a fázovom diagrame komplexného systému proteínových škrobov pomocou plochy polysacharidového pásma pri 1180-953 cm-1 a amidovom pásme pri 1750-1483 cm-1 [52, 337], ale táto technika je veľmi zložitá a zvyčajne si vyžaduje synchrotrónové ožarovanie Fourierovej transformácie infračervených techník, aby sa vytvoril dostatočný kontrast pre hybridné systémy HPMC/HPS. Existujú tiež techniky na dosiahnutie tohto oddelenia komponentov, ako je napríklad transmisná elektrónová mikroskopia a röntgenový rozptyl s malým uhlom, ale tieto techniky sú zvyčajne zložité [338]. V tomto subjekte sa používa jednoduchý metóda analýzy optickej mikroskopu za farbenie jódu a princíp, že koncová skupina amylóznej špirálovej štruktúry môže reagovať s jódínmi za vzniku inklúznych komplexov, sa používa na farbenie zlúčeného systému HPMC/HPS pomocou jódového farbenia. že HPS komponenty sa odlišovali od komponentov HPMC svojimi rôznymi farbami pod svetelným mikroskopom. Preto je metóda analýzy optickej mikroskopu za farbenie jódu jednoduchou a účinnou metódou výskumu morfológie a fázového diagramu komplexných systémov založených na škrobu.

V tejto kapitole sa mikroskopická morfológia, distribúcia fáz, fázový prechod a ďalšie mikroštruktúry zlúčeného systému HPMC/HPS študovali pomocou optickej analýzy mikroskopu za farbenie jódu; a mechanické vlastnosti a ďalšie makroskopické vlastnosti; a prostredníctvom korelačnej analýzy mikroskopickej morfológie a makroskopických vlastností rôznych koncentrácií roztokov a zložených pomerov sa vytvoril vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami systému zlúčeniny HPMC/HPS, aby sa kontroloval HPMC/HP. Poskytnite základ pre vlastnosti kompozitných materiálov.

4.1 Materiály a vybavenie

4.1.1 Hlavné experimentálne materiály

4.2 Experimentálna metóda

4.2.1 Príprava roztoku zlúčeniny HPMC/HPS

Pripravte roztok HPMC a roztok HPS pri koncentrácii 3%, 5%, 7% a 9%, pozri metódu prípravy 2.2.1. Zmiešajte roztok HPMC a roztok HPS podľa 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 100 rôznych pomerov sa zmiešali rýchlosťou 250 RMP/min pri 21 ° C počas 30 minút a získali sa zmiešané roztoky s rôznymi koncentráciami a rôznymi pomermi.

4.2.2 Príprava kompozitnej membrány HPMC/HPS

Pozri 3.2.1.

4.2.3 Príprava kompozitných kapsúl HPMC/HPS

Pozri roztok pripravený metódou v 2.2.1, použite na namáčanie pleseň z nehrdzavejúcej ocele a vysušte ho pri 37 ° C. Vytiahnite sušené kapsuly, odrežte prebytok a dajte ich dokopy, aby ste vytvorili pár.

4.2.4 Optický mikroskop HPMC/HPS

4.2.4.1 Princípy analýzy optickej mikroskopie

Optický mikroskop využíva optický princíp zväčšovania zobrazením konvexnou šošovkou a používa dva zbiehajúce sa šošovky na rozšírenie úvodného uhla blízkych malých látok na oči a zväčšenie veľkosti malých látok, ktoré nemôžu byť rozoznávané ľudským okom. Kým veľkosť látok nebude možné rozoznať ľudské oko.

4.2.4.2 Testovacia metóda

Roztoky zlúčenín HPMC/HPS rôznych koncentrácií a pomery zloženia sa odobrali pri 21 ° C, spadli na sklenený sklíčko, odlialo sa do tenkej vrstvy a vysušili sa pri rovnakej teplote. Filmy boli zafarbené 1% roztokom jódu (1 g jódu a 10 g jodidu draselného sa umiestnili do 100 ml objemovej banky a rozpustené v etanole), umiestnenej do poľa ľahkého mikroskopu na pozorovanie a fotografovanie.

4.2.5 Svetlá priepustnosť kompozitného filmu HPMC/HPS

4.2.5.1 Princíp analýzy spektrofotometrie UV-VIS

Rovnaké ako 3.2.3.1.

4.2.5.1 Testovacia metóda

Pozri 3.2.3.2.

4.2.6 Vlastnosti ťahu kompozitných filmov HPMC/HPS

4.2.6.1 Princíp analýzy v ťahu

Rovnaké ako 3.2.3.1.

4.2.6.1 Testovacia metóda

Vzorky sa testovali po rovnováhe pri 73% vlhkosti počas 48 hodín. Testovacia metóda nájdete v časti 3.2.3.2.

4.3 Výsledky a diskusia

4.3.1 Pozorovanie transparentnosti produktu

Obrázok 4-1 zobrazuje jedlé filmy a kapsuly pripravené zložením HPMC a HPS v pomere zloženia 70:30. Ako je zrejmé z obrázku, produkty majú dobrú priehľadnosť, čo naznačuje, že HPMC a HP majú podobné indexy refrakcie a homogénna zlúčenina sa dá získať po ich zložení.

4.3.2 Obrázky optického mikroskopu komplexov HPMC/HPS pred a po farbení

Obrázok 4-2 zobrazuje typickú morfológiu pred a po farbení komplexov HPMC/HPS s rôznymi pomermi zloženia pozorovanými pri optickom mikroskope. Ako je zrejmé z obrázku, je ťažké rozlíšiť fázu HPMC a fázu HPS na netradičnom obrázku; Farbené čisté HPMC a čisté HP vykazujú svoje vlastné jedinečné farby, čo je preto, že reakcia HPS a jód cez jódové farbenie jej farby sa stáva tmavšou. Preto sú obe fázy v zlúčenín HPMC/HPS jednoducho a jasne rozlíšené, čo ďalej dokazuje, že HPMC a HP nie sú miešateľné a nemôžu tvoriť homogénnu zlúčeninu. Ako je zrejmé z obrázku, so zvyšujúcim sa obsahom HPS, plocha tmavej oblasti (fáza HPS) na obrázku sa zvyšuje podľa očakávania, čo potvrdzuje, že počas tohto procesu dochádza k dvojfázovému prestavbe. Ak je obsah HPMC vyšší ako 40%, HPMC predstavuje stav kontinuálnej fázy a HPS sa rozptýli v kontinuálnej fáze HPMC ako dispergovanej fázy. Naopak, keď je obsah HPMC nižší ako 40%, HPS predstavuje stav súvislej fázy a HPMC sa rozptýli v kontinuálnej fáze HPS ako dispergovanej fázy. Preto v zlúčenine 5% HPMC/HPS, so zvyšujúcim sa obsahom HPS, sa nastal opak, keď sa pomer zlúčeniny dostal HPMC/HPS 40:60. Kontinuálna fáza sa mení z počiatočnej fázy HPMC do neskoršej fázy HPS. Sledovaním tvaru fázy je zrejmé, že fáza HPMC v matrici HPS je po disperzii sférická, zatiaľ čo dispergovaný tvar fázy HPS vo matrici HPMC je nepravidelnejší.

Okrem toho výpočtom pomeru oblasti svetla zafarbenej oblasti (HPMC) k tmavej farbe (HPS) v komplexe HPMC/HPS po farbení (bez zváženia situácie mezofázy) sa zistilo, že oblasť HPMC (svetlá farba)/HPS (tmavá farba) na obrázku je pomer vždy väčší ako skutočný pomer zlúčeniny HPMC/HPS. Napríklad v farbiacom diagrame zlúčeniny HPMC/HPS s pomerom zlúčeniny 50:50 sa plocha HPS v interfázovej oblasti nevypočíta a pomer oblasti svetla/tmavej je 71/29. Tento výsledok potvrdzuje existenciu veľkého počtu mezofáz v kompozitnom systéme HPMC/HPS.

Je dobre známe, že plne kompatibilné systémy zloženia polymérov sú pomerne zriedkavé, pretože počas procesu zloženia polyméru je teplo zloženia zvyčajne pozitívne a entropia zloženia sa zvyčajne mení len málo, čo vedie k voľnej energii počas zloženia zmeny kladnej hodnoty. V systéme HPMC/HPS zlúčeniny však HPMC a HP stále sľubujú vykazovať väčší stupeň kompatibility, pretože HPMC aj HP sú hydrofilné polysacharidy, majú rovnakú štrukturálnu jednotku - glukózu a prechádza rovnakou funkčnou skupinou Hydroxypropyl. Fenomén viacerých mezofáz v systéme HPMC/HPS tiež naznačuje, že HPMC a HPS v zlúčenine majú určitý stupeň kompatibility a podobný jav sa vyskytuje v systéme zmesi škrob-polyvinylalkohol s pridaným plastifikátorom. tiež sa objavilo [339].

4.3.3 Vzťah medzi mikroskopickou morfológiou a makroskopickými vlastnosťami zloženého systému

Vzťah medzi morfológiou, javom separácie fáz, priehľadnosťou a mechanickými vlastnosťami kompozitného systému HPMC/HPS sa študoval podrobne. Obrázok 4-3 zobrazuje účinok obsahu HPS na makroskopické vlastnosti, ako je priehľadnosť a ťahový modul zlúčeniny HPMC/HPS. Z obrázku je zrejmé, že priehľadnosť čistého HPMC je vyššia ako priehľadná HPS, hlavne preto, že rekryštalizácia škrobu znižuje transparentnosť HP a hydroxypropylová modifikácia škrobu je tiež dôležitým dôvodom na zníženie transparentnosti transparentnosti HPS [340, 341]. Z obrázku sa dá zistiť, že priepustnosť systému zlúčeniny HPMC/HPS bude mať minimálnu hodnotu s rozdielom obsahu HPS. Priepustnosť zloženého systému v rozsahu obsahu HPS pod 70%sa zvyšuje siT klesá so zvýšením obsahu HPS; Keď obsah HPS presahuje 70%, zvyšuje sa so zvýšením obsahu HPS. Tento jav znamená, že systém zlúčeniny HPMC/HPS je nemiešateľný, pretože jav fázovej separácie systému vedie k zníženiu prenosu svetla. Naopak, Youngov modul zloženého systému sa tiež javil ako minimálny bod s rôznymi pomermi a modul Youngovho modulu naďalej klesal so zvyšovaním obsahu HPS a dosiahol najnižší bod, keď bol obsah HPS 60%. Modul sa naďalej zvyšoval a modul sa mierne zvýšil. Modul Youngov zlúčeniny HPMC/HPS vykazoval minimálnu hodnotu, ktorá tiež naznačuje, že zlúčeninový systém bol nemiešateľným systémom. Najnižší bod prenosu svetla zlúčeniny HPMC/HPS je konzistentný s bodom fázového prechodu kontinuálnej fázy HPMC do dispergovanej fázy a najnižším bodom hodnoty Youngovho modulu na obrázku 4-2.

4.3.4 Vplyv koncentrácie roztoku na mikroskopickú morfológiu zlúčeniny systému

Obrázok 4-4 ukazuje účinok koncentrácie roztoku na morfológiu a fázový prechod zlúčeniny HPMC/HPS. Ako je zrejmé z obrázku, nízka koncentrácia zlúčeniny 3% HPMC/HPS v pomere zlúčeniny HPMC/HPS je 40:60, je možné pozorovať výskyt ko-kontinuálnej štruktúry; Zatiaľ čo vo vysokej koncentrácii 7% roztoku je táto spoločná kontinuálna štruktúra pozorovaná na obrázku s zloženým pomerom 50:50. Tento výsledok ukazuje, že bod fázového prechodu zlúčeniny HPMC/HPS má určitú závislosť koncentrácie a pomer zlúčeniny HPMC/HPS fázového prechodu sa zvyšuje so zvýšením koncentrácie roztoku zlúčeniny a HPS má tendenciu tvoriť kontinuálnu fázu . . Okrem toho domény HPS dispergované v kontinuálnej fáze HPMC vykazovali podobné tvary a morfológie so zmenou koncentrácie; Zatiaľ čo HPMC dispergované fázy dispergované v kontinuálnej fáze HPS vykazovali rôzne tvary a morfológie v rôznych koncentráciách. A so zvýšením koncentrácie roztoku sa disperzná plocha HPMC stala stále nepravidelnejšou. Hlavným dôvodom tohto fenoménu je to, že viskozita roztoku HPS je oveľa vyššia ako vizualita roztoku HPMC pri teplote miestnosti a tendencia fázy HPMC tvoriť čistý sférický stav je potlačený v dôsledku povrchového napätia.

4.3.5 Vplyv koncentrácie roztoku na mechanické vlastnosti zlúčeniny systému

Zodpovedá morfológiám na obrázku 4-4, obr. 4-5 zobrazuje ťahové vlastnosti kompozitných filmov vytvorených v rôznych koncentračných roztokoch. Z obrázku je zrejmé, že Youngov modul a predĺženie pri prerušení kompozitného systému HPMC/HPS majú tendenciu klesať so zvýšením koncentrácie roztoku, čo je v súlade s postupnou transformáciou HPMC z kontinuálnej fázy do dispergovanej fázy na obrázku 4 -4. Mikroskopická morfológia je konzistentná. Pretože Youngov modul HPMC homopolyméru je vyšší ako modul Youngovho modulu kompozitného systému HPMC/HPS sa zlepší, keď je HPMC kontinuálna fáza.

4.4 Zhrnutie tejto kapitoly

V tejto kapitole sa pripravili roztoky zlúčenín HPMC/HPS a jedlé kompozitné filmy s rôznymi koncentráciami a zloženými pomermi a mikroskopická morfológia a fázový prechod zlúčeniny HPMC/HPS sa pozorovali optickou mikroskopickou analýzou farbenia jódov, aby sa rozlíšilo škrobové fázy. Transmitancia svetla a mechanické vlastnosti jedlého kompozitného filmu HPMC/HPS sa študovali pomocou UV-VIS spektrofotometra a mechanického vlastného testera a študovali sa účinky rôznych koncentrácií a zložených pomerov na optické vlastnosti a mechanické vlastnosti systému zloženia. Vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami zlúčeniny HPMC/HPS bol stanovený kombináciou mikroštruktúry kompozitného systému, ako sú mikroštruktúra, fázový prechod a fázové separácie a makroskopické vlastnosti, ako sú optické vlastnosti a mechanické vlastnosti. Hlavné zistenia sú nasledujúce:

1. Metóda optickej analýzy mikroskopu na rozlíšenie škrobových fáz jódovým zafarbením je najjednoduchšia, priama a najúčinnejšia metóda na štúdium morfológie a fázového prechodu zlúčenín založených na škrobu. Pri zafarbení jódu sa fáza škrobu javí tmavšia a tmavšia pod svetlom mikroskopie, zatiaľ čo HPMC nie je zafarbená, a preto sa javí ako ľahšia farba.
2. Systém HPMC/HPS zlúčeniny nie je miešateľný a v zloženom systéme je fázový prechod a tento fázový prechod má určitú závislosť od pomeru zlúčenín a závislosť od koncentrácie roztoku.
3. Zlúčeninový systém HPMC/HPS má dobrú kompatibilitu a v zloženom systéme je prítomné veľké množstvo mezofáz. V strednej fáze je kontinuálna fáza rozptýlená v dispergovanej fáze v stave častíc.
4. Dispergovaná fáza HPS v matrici HPMC vykazovala podobný sférický tvar v rôznych koncentráciách; HPMC vykazovala nepravidelnú morfológiu v matrici HPS a nepravidelnosť morfológie sa zvýšila so zvýšením koncentrácie.
5. Bol stanovený vzťah medzi mikroštruktúrou, fázovým prechodom, priehľadnosťou a mechanickými vlastnosťami kompozitného systému HPMC/HPS. a. Najnižší bod priehľadnosti zlúčeného systému je konzistentný s bodom fázového prechodu HPMC z kontinuálnej fázy do dispergovanej fázy a minimálnym bodom zníženia ťahového modulu. b. Modul a predĺženie Younga pri zlomení sa znižuje so zvýšením koncentrácie roztoku, ktorá kauzálne súvisí s morfologickou zmenou HPMC z kontinuálnej fázy na dispergovanú fázu v zloženom systéme.

Stručne povedané, makroskopické vlastnosti kompozitného systému HPMC/HPS úzko súvisia s jeho mikroskopickou morfologickou štruktúrou, fázovým prechodom, separáciou fázy a inými javmi a vlastnosti kompozitov môžu byť regulované reguláciou fázovej štruktúry a kompatibility z kompozitu. systém.

Kapitola 5 Vplyv stupňa HPS hydroxypropylového substitúcie na reologické vlastnosti zlúčeniny HPMC/HPS

Je dobre známe, že malé zmeny v chemickej štruktúre škrobu môžu viesť k dramatickým zmenám v jej reologických vlastnostiach. Preto chemická modifikácia ponúka možnosť zlepšiť a kontrolovať reologické vlastnosti výrobkov na báze škrobu [342]. Zvládnutie vplyvu chemickej štruktúry škrobu na jej reologické vlastnosti môže lepšie porozumieť štrukturálnym vlastnostiam výrobkov na báze škrobu a poskytnúť základ pre návrh modifikovaných škrobov so zlepšenými funkčnými vlastnosťami škrobu [235]. Hydroxypropyl škrob je profesionálny modifikovaný škrob, ktorý sa bežne používa v oblasti potravín a medicíny. Zvyčajne sa pripravuje éterifikačnou reakciou natívneho škrobu s propylénxidom za alkalických podmienok. Hydroxypropyl je hydrofilná skupina. Zavedenie týchto skupín do molekulárneho reťazca škrobu môže prerušiť alebo oslabiť intramolekulárne vodíkové väzby, ktoré udržiavajú štruktúru granúl škrobu. Preto fyzikálno -chemické vlastnosti hydroxypropylového škrobu súvisia so stupňom substitúcie hydroxypropylových skupín v jeho molekulárnom reťazci [233, 235, 343, 344].

Mnoho štúdií skúmalo vplyv stupňa hydroxypropylovej substitúcie na fyzikálno -chemické vlastnosti hydroxypropylového škrobu. Han a kol. študoval účinky hydroxypropylového voskovacieho škrobu a hydroxypropylového kukuričného škrobu na charakteristiky štruktúry a retrogradácie kórejských lepkavých ryžových koláčov. Štúdia zistila, že hydroxypropylácia môže znížiť želatinizačnú teplotu škrobu a zlepšiť kapacitu úpravy škrobu. Výkon a významne inhiboval starnutie jav škrobu v kórejských lepkavých ryžových koláčoch [345]. Kaur a kol. študoval účinok hydroxypropylovej substitúcie na fyzikálno -chemické vlastnosti rôznych odrôd zemiakového škrobu a zistil, že stupeň hydroxypropylovej substitúcie zemiakového škrobu sa menil s rôznymi odrodami a jeho účinok na vlastnosti škrobu s veľkou veľkosťou častíc významnejšia; Hydroxypropylačná reakcia spôsobuje na povrchu škrobových granúl mnoho fragmentov a drážok; Hydroxypropylová substitúcia môže významne zlepšiť napučiavacie vlastnosti, rozpustnosť vo vode a rozpustnosť škrobu v dimetylsulfoxidu a zlepšiť škrobovú priehľadnosť pasty [346]. Lawal a kol. študoval účinok hydroxypropylovej substitúcie na vlastnosti sladkého zemiakového škrobu. Štúdia ukázala, že po hydroxypropylovej modifikácii sa zlepšila kapacita voľného opuchu a rozpustnosť vody škrobu; Rekryštalizácia a retrogradácia pôvodného škrobu boli inhibované; Zlepšuje sa stráviteľnosť [347]. Schmitz a kol. Pripravený škrob s hydroxypropylom tapioky a zistil, že má vyššiu opuchovú kapacitu a viskozitu, nižšiu rýchlosť starnutia a vyššiu stabilitu zmrazenia a rozmrazenia [344].

Existuje však len málo štúdií o reologických vlastnostiach hydroxypropylového škrobu a účinky hydroxypropylovej modifikácie na reologické vlastnosti a gélové vlastnosti zložených systémov na báze škrobu sa doteraz zriedka uvádza. Chun a kol. študoval reológiu roztoku škrobového škrobu s nízkou koncentráciou (5%) hydroxypropylovej ryže. Výsledky ukázali, že účinok hydroxypropylovej modifikácie na ustálený stav a dynamickú viskoelasticitu roztoku škrobu súvisel s stupňom substitúcie a malé množstvo hydroxypropylového propylového substitúcie môže významne zmeniť reologické vlastnosti roztokov škrobu; Koeficient viskozity roztokov škrobu klesá so zvýšením stupňa substitúcie a teplotná závislosť jej reologických vlastností sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu. Množstvo klesá so zvyšujúcim sa stupňom substitúcie [342]. Lee a kol. študoval účinok hydroxypropylovej substitúcie na fyzikálne vlastnosti a reologické vlastnosti sladkého zemiakového škrobu a výsledky ukázali, že schopnosť opuchu a rozpustnosť vody škrobu sa zvýšili so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu; Hodnota entalpie klesá so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu; Koeficient viskozity, komplexná viskozita, výťažkový stres, komplexná viskozita a dynamický modul roztoku škrobu sa znižujú so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, indexu tekutín a stratového faktora, ktorý zvyšuje s stupňom hydroxypropylovej substitúcie; Pevnosť gélu škrobového lepidla klesá, zvyšuje sa stabilita zmrazenia a štruktúra a účinok synerézy sa znižuje [235].

V tejto kapitole sa študoval účinok stupňa HPS hydroxypropylového substitúcie na reologické vlastnosti a gélové vlastnosti systému HPMC/HPS Cold a Hot Gel. Prechodná situácia má veľký význam pre hĺbkové pochopenie vzťahu medzi tvorbou štruktúry a reologickými vlastnosťami. Okrem toho bol predbežne diskutovaný o gelačnom mechanizme HPMC/HPS reverzného chladiaceho zlúčeného systému, aby sa poskytlo určité teoretické vedenie pre ďalšie podobné gélové systémy s reverzným teplom-horúcim gélom.

5.1 Materiály a vybavenie

5.1.1 Hlavné experimentálne materiály

5.1.2 Hlavné nástroje a vybavenie

5.2 Experimentálna metóda

5.2.1 Príprava zložených roztokov

Pripravili sa 15% HPMC/HPS zlúčeniny s rôznymi pomermi zloženia (100/0, 50/50, 0/100) a HPS s rôznymi hydroxypropylovými substitučnými stupňami (G80, A939, A1081). Metódy prípravy A1081, A939, HPMC a ich zložené roztoky sú uvedené v 2.2.1. G80 a jeho zložené roztoky s HPMC sú želatinizované miešaním za podmienok 1500 psi a 110 ° C v autokláve, pretože natívny škrob G80 je vysoká amylóza (80%) a jeho želatizačná teplota je vyššia ako 100 ° C, čo nie je možné Dosiahnuté pôvodnou metódou želatinizácie vodného kúpeľa [348].

5.2.2 Reologické vlastnosti roztokov zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie

5.2.2.1 Princíp reologickej analýzy

Rovnaké ako 2.2.2.1

5.2.2.2 Testovacia metóda režimu prietoku

Použila sa svorka paralelnej dosky s priemerom 60 mm a rozstup doštičiek bol nastavený na 1 mm.

1. Existuje metóda predbežného toku a trojstupňová tixotropia. Rovnaké ako 2.2.2.2.
2. Testovacia metóda bez predbežného a tixotropného kruhu tixotropia. Testovacia teplota je 25 ° C, a. Strih pri zvyšujúcej sa rýchlosti, rozsah šmykovej rýchlosti 0-1000 S-1, čas strihania 1 minúta; b. Konštantné strihanie, rýchlosť strihu 1000 S-1, čas strihu 1 min; c. Znížená rýchlosť striha, rozsah rýchlosti strihu je 1000-0S-1 a čas strihu je 1 minúta.

5.2.2.3 Testovacia metóda režimu oscilácie

Použila sa paralelná doska s priemerom 60 mm a rozstup doštičiek bol nastavený na 1 mm.

1. Deformačná premenná zametanie. Testovacia teplota 25 ° C, frekvencia 1 Hz, deformácia 0,01-100 %.
2. Teplotné skenovanie. Frekvencia 1 Hz, deformácia 0,1 %, a. Proces zahrievania, teplota 5-85 ° C, rýchlosť zahrievania 2 ° C/min; b. Proces chladenia, teplota 85-5 ° C, rýchlosť chladenia 2 ° C/min. Okolo vzorky sa používa tesnenie silikónového oleja, aby sa predišlo strate vlhkosti počas testovania.
3. Frekvenčné zametanie. Variácia 0,1 %, frekvencia 1-100 rad/s. Testy sa uskutočňovali pri 5 ° C a 85 ° C a ekvilibrované pri testovacej teplote počas 5 minút pred testovaním.

Vzťah medzi úložným modulom G 'a stratovým modulom G ″ polymérneho roztoku a uhlovou frekvenciou Ω sa riadi zákonom o výkone:

kde n 'a n ″ sú svahy log g'-log Ω a log g ″ -log Ω;

G0 'a G0 ″ sú odpočúvania log g'-log Ω a log g ″ -log Ω.

5.2.3 Optický mikroskop

5.2.3.1 Princíp prístroja

Rovnaké ako 4.2.3.1

5.2.3.2 Testovacia metóda

Roztok zlúčeniny 3% 5: 5 hpmc/HPS bol vyradený pri rôznych teplotách 25 ° C, 45 ° C a 85 ° C, spadol na sklenený sklíčko udržiavaný pri rovnakej teplote a vrhol sa do tenkého filmu. roztok vrstvy a sušený pri rovnakej teplote. Filmy boli zafarbené 1% roztokom jódu, umiestneným do poľa ľahkého mikroskopu na pozorovanie a fotografované.

5.3 Výsledky a diskusia

5.3.1 Analýza viskozity a vzoru toku

5.3.1.1 Metóda testu prietoku bez predbežného a tixotropného kruhu tixotropia

Použitím metódy testovania prietoku bez predbežného rozbaľovania a tixotropnej tixotropnej metódy kruhu sa študovala viskozita zlúčeniny HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitučnej HPS. Výsledky sú znázornené na obrázku 5-1. Z obrázku je zrejmé, že viskozita všetkých vzoriek vykazuje klesajúci trend so zvýšením šmykovej rýchlosti pri pôsobení šmykovej sily, čo ukazuje určitý stupeň fenoménu strihania strihania. Väčšina vysoko koncentračných polymérnych roztokov alebo tavenín podlieha silnému rozčarovaniu a molekulárnym prestavbám pod strihom, čím sa vykazuje správanie pseudoplastického tekutiny [305, 349, 350]. Avšak stupne riedenia šmyku HPMC/HPS zlúčenín roztokov HP s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu sú rôzne.

Obr. 5-1 Viskozity vs. šmyková rýchlosť roztoku HPS/HPMC s rôznym stupňom HPS substitúcie hydropropylovej substitúcie (bez predbežného rozbaľovania, tuhé a duté symboly vykazujú zvyšujúcu sa rýchlosť a zníženie rýchlostného procesu)

Z obrázku je zrejmé, že stupeň viskozity a strihového riedenia vzorky HPS sú vyššie ako vo vzorke zlúčeniny HPMC/HPS, zatiaľ čo stupeň riedenia šmyku roztoku HPMC je najnižšia, hlavne preto, že viskozita HPS HPS Pri nízkej teplote je výrazne vyššia ako teplota HPMC. Okrem toho, v prípade zlúčeniny HPMC/HPS s rovnakým pomerom zlúčeniny sa viskozita zvyšuje so stupňom substitúcie hydroxypropylu HPS. Dôvodom môže byť skutočnosť, že pridanie hydroxypropylových skupín do škrobových molekúl prelomí intermolekulárne vodíkové väzby, a tak vedie k rozpadu škrobových granúl. Hydroxypropylácia významne znížila fenomén riedenia šmyku škrobu a najzreteľnejší bol jav strihania natívneho škrobu. Pri nepretržitom zvyšovaní stupňa substitúcie hydroxypropylu sa stupň striedania HPS postupne znižoval.

Všetky vzorky majú tixotropné krúžky na krivke rýchlosti šmykového napätia, čo naznačuje, že všetky vzorky majú určitý stupeň tixotropie. Tixotropná pevnosť predstavuje veľkosť oblasti tixotropného kruhu. Čím viac tixotropnej je vzorka [351]. Index toku N a koeficient viskozity K roztoku vzorky sa môže vypočítať podľa práva OSTwald-de Waele (pozri rovnicu (2-1)).

Tabuľka 5-1 Index správania prietoku (N) a index konzistencie tekutín (k) počas zvyšujúceho sa procesu rýchlosti a zníženia rýchlosti a thixotropickej slučky roztoku HPS/HPMC s rôznym stupňom hydropropylovej substitúcie HPS pri 25 ° C pri 25 ° C pri 25 ° C.

Tabuľka 5-1 ukazuje index prietoku N, koeficient viskozity K a tixotropný kruh v roztokoch zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylových substitúcií HP v procese zvyšovania strihania a znižovania strihania. Z tabuľky je zrejmé, že index prietoku N všetkých vzoriek je menší ako 1, čo naznačuje, že všetky roztoky vzoriek sú pseudoplastické tekutiny. V prípade zlúčeniny HPMC/HPS s rovnakým stupňom substitúcie HPS hydroxypropylu sa index toku N zvyšuje so zvýšením obsahu HPMC, čo naznačuje, že pridanie HPMC spôsobuje, že zlúčenina vykazuje silnejšie charakteristiky newtonovej tekutiny. Avšak so zvýšením obsahu HPMC sa koeficient viskozity K neustále znížil, čo naznačuje, že pridanie HPMC znížilo viskozitu zlúčeného roztoku, pretože koeficient viskozity K bol úmerný viskozity. Hodnota N a hodnota K čistého HPS s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu v stúpajúcom šmykovom štádiu sa znížili so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, čo naznačuje, že hydroxypropylácia môže zlepšiť pseudoplasticitu škrobu a znížiť viskozitu škrobových roztokov. Naopak, hodnota N sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie v klesajúcom šmykovom štádiu, čo naznačuje, že hydroxypropylácia zlepšuje správanie sa newtonovskej tekutiny roztoku po vysokorýchlostnom strihu. Hodnota N a K v závislosti od zlúčeniny HPMC/HPS boli ovplyvnené hydroxypropyláciou HPS a HPMC, ktoré boli výsledkom ich kombinovaného pôsobenia. V porovnaní so zvyšujúcim sa stupňom strihu sa hodnoty N všetkých vzoriek v klesajúcom štádiu strihu zväčšili, zatiaľ čo hodnoty K sa zmenšovali, čo naznačuje, že viskozita roztoku zlúčeniny sa po vysokorýchlostnom strihu znížila a Zlepšilo sa správanie sa zlúčeniny z zlúčeniny. .

Plocha tixotropného kruhu sa znížila so zvýšením obsahu HPMC, čo naznačuje, že pridanie HPMC znížilo tixotropiu roztoku zlúčeniny a zlepšilo jeho stabilitu. Pre roztok zlúčeniny HPMC/HPS s rovnakým pomerom zloženia sa plocha tixotropného kruhu znižuje so zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie, čo naznačuje, že hydroxypropylácia zlepšuje stabilitu HP.

5.3.1.2 Metóda strihu s predbežným rezaním a trojstupňou tixotropnej metódy

Strihová metóda s predbežným skrytom sa použila na štúdium zmeny viskozity zlúčeniny HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie HPS so šmykovou rýchlosťou. Výsledky sú znázornené na obrázku 5-2. Z obrázku je zrejmé, že roztok HPMC vykazuje takmer žiadne riedenie šmyku, zatiaľ čo ostatné vzorky ukazujú striedanie strihu. To je v súlade s výsledkami získanými pomocou metódy strihania bez predbežného objasňovania. Z obrázku je tiež zrejmé, že pri nízkych šmykových rýchlostiach vykazuje vysoko hydroxypropylová substituovaná vzorka plošinu.

Obr. 5-2 Viskozity verzus strihová rýchlosť roztoku HPS/HPMC s rôznym stupňom HPS hydropropylovej substitúcie HPS (s predbežným obliekaním)

Viskozita s nulovým škriatkom (H0), index prietoku (N) a koeficient viskozity (K) získané montážou sú uvedené v tabuľke 5-2. Z tabuľky vidíme, že pre čisté vzorky HPS sa hodnoty N získané oboma metódami zvyšujú s stupňom substitúcie, čo naznačuje, že tuhé správanie roztoku škrobu sa znižuje so zvyšujúcim sa stupňom substitúcie. So zvýšením obsahu HPMC všetky hodnoty N vykazovali klesajúci trend, čo naznačuje, že HPMC znížila tuhé správanie roztoku. To ukazuje, že výsledky kvalitatívnej analýzy týchto dvoch metód sú konzistentné.

Pri porovnaní údajov získaných pre tú istú vzorku pri rôznych testovacích metódach sa zistilo, že hodnota n získanej po predbežnom obave je vždy väčšia ako hodnota získaná metódou bez predbežného vysielania, čo naznačuje, že kompozitný systém získaný predpredajom -Metóda poklesu je tuhé podobné správanie je nižšie ako správanie merané metódou bez predbežného vysielania. Dôvodom je skutočnosť, že konečný výsledok získaný v teste bez predpreja je v skutočnosti výsledkom kombinovaného pôsobenia šmykovej rýchlosti a šmykového času, zatiaľ čo testovacia metóda s predbežným skrytom prvá eliminuje tixotropný účinok vysokým strihom na určité obdobie v určitom období čas. Preto táto metóda môže presnejšie určiť jav strihania a charakteristiky toku zloženého systému.

Z tabuľky vidíme tiež, že pre rovnaký pomer zloženia (5: 5) je hodnota n zloženého systému blízko 1 a vopredkastovaný N sa zvyšuje so stupňom hydroxypropylovej substitúcie, ktorá ukazuje, že HPMC je Nepretržitá fáza v zloženom systéme a HPMC majú silnejší účinok na vzorky škrobu s nízkym stupňom substitúcie hydroxypropylu, čo je v súlade s výsledkom, že hodnota N sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie bez predbežného rozrezania naopak. Hodnoty K zložených systémov s rôznymi stupňami substitúcie v týchto dvoch metódach sú podobné a neexistuje obzvlášť zrejmý trend, zatiaľ čo viskozita s nulovým šírkou vykazuje jasný trend smerom nadol, pretože viskozita s nulovým škriatkom je nezávislá od šmyku sadzba. Vnútorná viskozita môže presne odrážať vlastnosti samotnej látky.

Obr. 5-3 Tri interval Tixotropia roztoku zmesi HPS/HPMC s rôznym stupňom HPS substitúcie hydropropylovej substitúcie HPS

Trojstupňová tixotropná metóda sa použila na štúdium účinku rôznych stupňov hydroxypropylovej substitúcie hydroxypropylového škrobu na tixotropné vlastnosti zloženého systému. Z obrázku 5-3 je zrejmé, že v nízkom šmykovom štádiu sa viskozita roztoku znižuje so zvýšením obsahu HPMC a znižuje sa so zvýšením stupňa substitúcie, čo je v súlade so zákonom nulovej šmykovej viskozity.

Stupeň štrukturálneho regenerácie po inom čase v štádiu zotavenia je vyjadrený rýchlosťou obnovy viskozity DSR a metóda výpočtu je uvedená v 2.3.2. Z tabuľky 5-2 je možné vidieť, že v rovnakom čase zotavenia je DSR čistej HPS výrazne nižšia ako v prípade čistého HPMC, čo je hlavne preto, že molekula HPMC je tuhá reťaz a jej relaxačný čas je krátky a je krátky Štruktúra je možné obnoviť v krátkom čase. uzdraviť. Zatiaľ čo HPS je flexibilný reťazec, jeho relaxačný čas je dlhý a obnovenie štruktúry trvá dlho. So zvýšením stupňa substitúcie sa DSR čistého HPS znižuje so zvýšením stupňa substitúcie, čo naznačuje, že hydroxypropylácia zlepšuje flexibilitu molekulárneho reťazca škrobu a predlžuje čas relaxácie HPS. DSR zloženého roztoku je nižšia ako u čistých HPS a čistých HPMC vzoriek, ale so zvýšením stupňa substitúcie HPS hydroxypropylu sa zvyšuje DSR vzorky zlúčeniny, čo naznačuje, že tixotropia zlúčeného systému sa zvyšuje so zvyškom s. Zvýšenie hydroxypropylovej substitúcie HPS. Znižuje sa so zvyšujúcim sa stupňom radikálnej substitúcie, ktorá je v súlade s výsledkami bez predbežného vysielania.

Tabuľka 5-2 nulová šmyková viskozita (H0), index správania prietoku (N), index konzistencie tekutín (k) počas zvyšujúcej sa rýchlosti a stupeň regenerácie štruktúry (DSR) po určitom čase obnovenia roztoku HPS/HPMC s rôznymi hydropropylmi substitučný stupeň HPS pri 25 ° C

Stručne povedané, test v ustálenom stave bez predbežného rozbaľovania a tixotropný kruh tixotropický test môže kvalitatívne analyzovať vzorky s veľkými výkonnostnými rozdielmi, ale pre zlúčeniny s rôznymi HPS hydroxypropylovými substitučnými stupňami s malými výkonnostnými rozdielmi sú výsledky výskumu v rozpore s riešením Skutočné výsledky, pretože namerané údaje sú komplexnými výsledkami vplyvu šmykovej rýchlosti a šmykového času a nemôžu skutočne odrážať vplyv jednej premennej.

5.3.2 Lineárna viskoelastická oblasť

Je dobre známe, že pre hydrogély je úložný modul G 'určený tvrdosťou, pevnosťou a počtom účinných molekulárnych reťazcov a modulu straty G' 'je určená migráciou, pohybom a trením malých molekúl a funkčných skupín . Je určená konzumáciou energie trecej energie, ako sú vibrácie a rotácia. Znak existencie priesečníka úložného modulu g 'a strata modulu g ″ (tj tan δ = 1). Prechod z roztoku na gél sa nazýva gélový bod. Modul úložného priestoru G 'a moduly straty G ″ sa často používajú na štúdium gélového správania, rýchlosti tvorby a štrukturálnych vlastností štruktúry gélovej siete [352]. Môžu tiež odrážať vývoj vnútornej štruktúry a molekulárnu štruktúru počas tvorby štruktúry gélovej siete. Interakcia [353].

Obrázok 5-4 zobrazuje krivky zametania kmeňa roztokov zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie HPS pri frekvencii 1 Hz a kmeňovým rozmedzím 0,01%-100%. Z obrázku je zrejmé, že v dolnej deformačnej oblasti (0,01–1%) sú všetky vzorky okrem HPMC G ′> g ″, ktoré ukazujú gélový stav. Pre HPMC je G 'v celom tvare variabilný rozsah je vždy menší ako g “, čo naznačuje, že HPMC je v stave roztoku. Okrem toho je deformačná závislosť viskoelasticity rôznych vzoriek odlišná. Pre vzorku G80 je frekvenčná závislosť viskoelasticity zrejmejšia: keď je deformácia vyššia ako 0,3%, je zrejmé, že G 'postupne klesá, sprevádzaný významným zvýšením G “. zvýšenie, ako aj významné zvýšenie tan δ; a pretína sa, keď je množstvo deformácie 1,7%, čo naznačuje, že štruktúra gélovej siete G80 je vážne poškodená po tom, čo množstvo deformácie prekročí 1,7%, a je v stave roztoku.

Obr. 5-4 Modul skladovania (G ') a modul straty (G ″) vs. pre zmesi HPS/HPMC s rôznym stupňom hydroypropylovej substitúcie HPS (tuhé a duté symboly prítomné G' a G ″)

Obr. 5-5 Tan A vs. kmeň pre roztok zmesi HPMC/HPS s rôznym stupňom HPS hydropropylovej substitúcie HPS

Z obrázku je zrejmé, že lineárna viskoelastická oblasť čistého HPS je očividne zúžená so znížením stupňa substitúcie hydroxypropylu. Inými slovami, ako sa zvyšuje stupeň substitúcie HPS hydroxypropyl, významné zmeny v krivke Tan A majú tendenciu sa objavovať v rozsahu vyššej deformácie. Najmä lineárna viskoelastická oblasť G80 je najužšia zo všetkých vzoriek. Preto sa na určenie určuje lineárna viskoelastická oblasť G80

Kritériá na stanovenie hodnoty deformačnej premennej v nasledujúcej sérii testov. Pre systém zlúčeniny HPMC/HPS s rovnakým pomerom zloženia sa lineárna viskoelastická oblasť tiež zužuje so znížením stupňa hydroxypropylovej substitúcie HPS, ale zmenšujúci sa účinok hydroxypropylovej substitúcie na lineárnej viscoelastickej oblasti nie je taký zrejmý.

5.3.3 Viskoelastické vlastnosti počas zahrievania a chladenia

Dynamické viskoelastické vlastnosti zlúčenín HPMC/HPS HPS HP s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie sú znázornené na obrázku 5-6. Ako je zrejmé z obrázku, HPMC vykazuje počas procesu vykurovania štyri štádiá: počiatočná oblasť plató, dve stupne tvoriace štruktúru a konečnú plošinu. V počiatočnej fáze plató, G '<g ″ sú hodnoty g' a g ″ malé a majú tendenciu mierne klesať so zvýšením teploty, čo ukazuje spoločné viskoelastické správanie kvapaliny. Tepelná gelácia HPMC má dve odlišné štádiá tvorby štruktúry ohraničené priesečníkom G 'a G ″ (to znamená prechodný bod roztoku gélu, okolo 49 ° C), čo je v súlade s predchádzajúcimi správami. Konzistentné [160, 354]. Pri vysokej teplote v dôsledku hydrofóbnej asociácie a hydrofilnej asociácie HPMC postupne tvorí štruktúru krížovej siete [344, 355, 356]. V oblasti plošiny chvosta sú hodnoty G 'a G ″ vysoké, čo naznačuje, že je úplne vytvorená sieťová štruktúra HPMC Gel Network.

Tieto štyri štádiá HPMC sa objavujú postupne v opačnom poradí, keď sa teplota znižuje. Priesečník G 'a G ″ sa posúva do oblasti s nízkou teplotou pri približne 32 ° C počas studeného štádia chladenia, čo môže byť spôsobené hysterézou [208] alebo kondenzačným účinkom reťazca pri nízkej teplote [355]. Podobne ako v prípade HPMC, ďalšie vzorky počas procesu zahrievania sú tiež štyri štádiá a reverzibilný jav sa vyskytuje počas procesu chladenia. Z obrázku je však zrejmé, že G80 a A939 ukazujú zjednodušený proces bez priesečníka medzi G 'a G ”a krivka G80 sa ani neobjaví. Plocha plošiny vzadu.

V prípade čistého HPS môže vyšší stupeň hydroxypropylovej substitúcie posunúť počiatočné aj konečné teploty tvorby gélu, najmä počiatočnú teplotu, ktorá je 61 ° C pre G80, A939 a A1081. 62 ° C a 54 ° C. Okrem toho pre vzorky HPMC/HPS s rovnakým pomerom zloženia, keď sa zvyšuje stupeň substitúcie, hodnoty G 'a G ″ majú tendenciu znižovať, čo je v súlade s výsledkami predchádzajúcich štúdií [357, 358]. Ako sa zvyšuje stupeň substitúcie, textúra gélu je mäkká. Preto hydroxypropylácia prerušuje usporiadanú štruktúru natívneho škrobu a zlepšuje jeho hydrofilnosť [343].

Pre vzorky zlúčenín HPMC/HPS sa G 'aj G ″ znížili so zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie, čo bolo v súlade s výsledkami čistého HPS. Okrem toho, s pridaním HPMC mal stupeň substitúcie významný vplyv na G ', účinok s G “sa stáva menej výrazným.

Viskoelastické krivky všetkých kompozitných vzoriek HPMC/HPS vykazovali rovnaký trend, ktorý zodpovedal HPS pri nízkej teplote a HPMC pri vysokej teplote. Inými slovami, pri nízkej teplote dominuje HPS viskoelastickými vlastnosťami zloženého systému, zatiaľ čo pri vysokej teplote HPMC určuje viskoelastické vlastnosti zloženého systému. Tento výsledok možno pripísať hlavne HPMC. Najmä HPS je studený gél, ktorý sa pri zahrievaní mení zo stavu gélu do stavu roztoku; Naopak, HPMC je horúci gél, ktorý postupne tvorí gél so zvyšujúcou sa štruktúrou teplotnej siete. V prípade zlúčeniny HPMC/HPS pri nízkej teplote sú gélové vlastnosti systému zlúčeniny hlavne prispievajúce HPS studený gél a pri vysokej teplote pri teplých teplotách dominuje v zloženom systéme gélovanie HPMC.

Obr. 5-6 Modul skladovania (G '), modul straty (G ″) a Tan A teplota pre roztok zmesi HPS/HPMC s rôznym stupňom hydroypropylovej substitúcie HPS

Modul kompozitného systému HPMC/HPS, ako sa očakávalo, je medzi modulmi čistého HPMC a Pure HPS. Komplexný systém navyše vykazuje g ′> g ″ v celom rozsahu skenovania teploty, čo naznačuje, že HPMC aj HPS môžu tvoriť intermolekulárne vodíkové väzby s molekulami vody s molekulami vody, a môžu sa navzájom tvoriť aj intermolekulárne vodíkové väzby. Okrem toho majú na krivke faktora straty všetky komplexné systémy vrchol Tan A približne 45 ° C, čo naznačuje, že v komplexnom systéme došlo k kontinuálnemu fázovému prechodu. Tento fázový prechod sa bude diskutovať v nasledujúcich 5.3.6. Pokračujte v diskusii.

5.3.4 Vplyv teploty na viskozitu zlúčeniny

Pochopenie vplyvu teploty na reologické vlastnosti materiálov je dôležité z dôvodu širokého rozsahu teplôt, ktoré sa môžu vyskytnúť počas spracovania a skladovania [359, 360]. V rozsahu 5 ° C-85 ° C je účinok teploty na komplexnú viskozitu roztokov zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie HPS znázornený na obrázku 5-7. Z obrázku 5-7 (a) je zrejmé, že komplexná viskozita čistého HPS významne klesá so zvýšením teploty; Viskozita čistého HPMC mierne klesá z počiatočnej na 45 ° C so zvýšením teploty. zlepšiť.

Krivky viskozity všetkých vzoriek zlúčenín vykazovali podobné trendy s teplotou, najprv klesali so zvyšujúcou sa teplotou a potom sa zvyšovali so zvyšujúcou sa teplotou. Okrem toho je viskozita zložených vzoriek bližšie k HPS pri nízkej teplote a bližšie k HPMC pri vysokej teplote. Tento výsledok súvisí aj so zvláštnym gélovým správaním HPMC aj HPS. Krivka viskozity zloženej vzorky vykazovala rýchly prechod pri 45 ° C, pravdepodobne v dôsledku fázového prechodu v systéme HPMC/HPS. Je však potrebné poznamenať, že viskozita vzorky zlúčeniny G80/HPMC 5: 5 pri vysokej teplote je vyššia ako v prípade čistého HPMC, čo je hlavne spôsobená vyššou vnútornou viskozitou G80 pri vysokej teplote [361]. Pri rovnakom pomere zlúčeniny sa viskozita zlúčeniny v zloženom systéme znižuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu HPS. Zavedenie hydroxypropylových skupín do molekúl škrobu môže preto viesť k prerušeniu intramolekulárnych vodíkových väzieb v molekulách škrobu.

Obr. 5-7 Komplexná viskozita verzus teplota pre zmesi HPS/HPMC s rôznymi stupňami HPS hydroypropylovej substitúcie HPS

Účinok teploty na komplexnú viskozitu systému zlúčeniny HPMC/HPS je v súlade s vzťahom Arhenius v určitom teplotnom rozsahu a komplexná viskozita má exponenciálny vzťah k teplote. Arrheniusova rovnica je nasledovná:

Medzi nimi je η* zložitá viskozita, pa s;

A je konštanta, pa s;

T je absolútna teplota, k;

R je plynná konštanta, 8,3144 J · mol - 1 k - 1;

E je aktivačná energia, J · mol - 1.

Podľa vzorca (5-3) sa krivka viskozity teploty zlúčeného systému môže rozdeliť na dve časti podľa hnedého píku pri 45 ° C; Zlúčenina systém pri 5 ° C-45 ° C a 45 ° C-85 ° Hodnoty aktivačnej energie E a konštanta A získané prispôsobením v rozsahu C sú uvedené v tabuľke 5-3. Vypočítané hodnoty aktivačnej energie E sú medzi -174 kJ · mol -1 a 124 kJ · mol -1 a hodnoty konštanty A sú medzi 6,24 × 10–11 PA · S a 1,99 × 1028 PA · s. V rámci prispôsobeného rozsahu boli vybalené korelačné koeficienty vyššie (R2 = 0,9071–0,9892) s výnimkou vzorky G80/HPMC. Vzorka G80/HPMC má nižší korelačný koeficient (R2 = 0,4435) v teplotnom rozsahu 45 ° C - 85 ° C, čo môže byť spôsobené inherentne vyššou tvrdosťou G80 a jeho rýchlejšej hmotnosti v porovnaní s ostatnými rýchlosťou kryštalizácie HPS [ 362]. Táto vlastnosť G80 spôsobuje, že pri zložení s HPMC tvoria nehomogénne zlúčeniny.

V teplotnom rozsahu 5 ° C - 45 ° C je hodnota E kompozitnej vzorky HPMC/HPS o niečo nižšia ako v prípade čistého HPS, čo môže byť spôsobená interakciou medzi HPS a HPMC. Znížte teplotnú závislosť viskozity. Hodnota E čistej HPMC je vyššia ako hodnota ostatných vzoriek. Aktivačné energie pre všetky vzorky obsahujúce škrob boli nízke pozitívne hodnoty, čo naznačuje, že pri nižších teplotách bolo zníženie viskozity s teplotou menej výrazné a formulácie vykazovali textúru podobnú škrobu.

Tabuľka 5-3 Parametre rovnice Arrhenius (E: aktivačná energia; A: konštanta; r 2: koeficient určovania) z ekv. (1) pre zmesi HPS/HPMC s rôznymi stupňami hydroxypropylácie HPS

Avšak vo vyššom teplotnom rozsahu 45 ° C - 85 ° C sa hodnota E kvalitatívne zmenila medzi čistými HPS a HPMC/HPS kompozitnými vzorkami a hodnota čistých HPSS bola 45,6 kJ · mol -1 - v rozsahu 124 kJ · mol -1, hodnoty E komplexov sú v rozsahu -3,77 kJ · mol -1–72,2 kJ · mol -1. Táto zmena demonštruje silný účinok HPMC na aktivačnú energiu komplexného systému, pretože E hodnota čistého HPMC je -174 kJ mol -1. Hodnoty E čistého HPMC a zloženého systému sú negatívne, čo naznačuje, že pri vyšších teplotách sa viskozita zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a zlúčenina vykazuje textúru správania podobného HPMC.

Účinky HPMC a HP na komplexnú viskozitu zlúčenín HPMC/HPS pri vysokej teplote a nízkej teplote sú v súlade s diskutovanými viskoelastickými vlastnosťami.

5.3.5 Dynamické mechanické vlastnosti

Obrázky 5-8 ukazujú krivky frekvencie pri 5 ° C zlúčenín HPMC/HPS HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie. Z obrázku je zrejmé, že čisté HPS vykazujú typické tuhé správanie (G '> G ″), zatiaľ čo HPMC je tekuté správanie (G' <G ″). Všetky formulácie HPMC/HPS vykazovali tuhé správanie. Pre väčšinu vzoriek sa G 'a G ″ zvyšujú so zvyšujúcou sa frekvenciou, čo naznačuje, že tuhé správanie materiálu je silné.

Čisté HPMC vykazujú jasnú frekvenčnú závislosť, ktorú je ťažké vidieť vo vzorkách HPS. Ako sa očakávalo, komplexný systém HPMC/HPS vykazoval určitý stupeň frekvenčnej závislosti. Pre všetky vzorky obsahujúce HPS je N 'vždy nižšia ako N ″ a G ″ vykazuje silnejšiu frekvenčnú závislosť ako G', čo naznačuje, že tieto vzorky sú elastickejšie ako viskózne [352, 359, 363]. Preto je výkon zložených vzoriek určený hlavne pomocou HPS, čo je hlavne preto, že HPMC predstavuje pri nízkej teplote nižší stav roztoku viskozity.

Tabuľka 5-4 N ', N ″, G0' a G0 ″ pre HPS/HPMC s rôznym stupňom hydropropylovej substitúcie HPS pri 5 ° C, ako je stanovené z ekv. (5-1) a (5-2)

Obr. 5-8 Modul skladovania (G ') a modul straty (G ″) oproti frekvencii pre zmesi HPS/HPMC s rôznym stupňom HPSpropyl substitúcie HPS pri 5 ° C pri 5 ° C pri 5 ° C

Čisté HPMC vykazujú jasnú frekvenčnú závislosť, ktorú je ťažké vidieť vo vzorkách HPS. Ako sa očakávalo pre komplex HPMC/HPS, systém ligand vykazoval určitý stupeň frekvenčnej závislosti. Pre všetky vzorky obsahujúce HPS je N 'vždy nižšia ako N ″ a G ″ vykazuje silnejšiu frekvenčnú závislosť ako G', čo naznačuje, že tieto vzorky sú elastickejšie ako viskózne [352, 359, 363]. Preto je výkon zložených vzoriek určený hlavne pomocou HPS, čo je hlavne preto, že HPMC predstavuje pri nízkej teplote nižší stav roztoku viskozity.

Obrázky 5-9 ukazujú krivky frekvenčných zametaní HPMC/HPS roztokov HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie pri 85 ° C. Ako je zrejmé z obrázku, všetky ostatné vzorky HPS okrem A1081 vykazovali typické tuhé správanie. Pre A1081 sú hodnoty g 'a g ”veľmi blízko a g' je o niečo menší ako g“, čo naznačuje, že A1081 sa správa ako tekutina.

Dôvodom môže byť skutočnosť, že A1081 je studený gél a podlieha prechodu gélu na riešenie pri vysokej teplote. Na druhej strane, pre vzorky s rovnakým pomerom zloženia sa hodnoty N ', N ″, G0' a G0 ″ (tabuľka 5-5) znížili so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, čo naznačuje, že hydroxypropylácia znížila tuhú látku ako správanie škrobu pri vysokej teplote (85 ° C). Najmä N 'a N ″ G80 sú blízko 0, ktoré vykazujú silné tuhé správanie; Naopak, hodnoty N 'a N ″ A1081 sú blízko 1, ktoré vykazujú silné tekuté správanie. Tieto hodnoty N 'a N ”sú v súlade s údajmi pre G' a G”. Okrem toho, ako je zrejmé z obrázkov 5-9, stupeň hydroxypropylovej substitúcie môže významne zlepšiť frekvenčnú závislosť HPS pri vysokej teplote.

Obr. 5-9 Modul skladovania (G ') a modul straty (G ″) oproti frekvencii pre zmesi HPS/HPMC s rôznym stupňom HPSpropylovej substitúcie HPS pri 85 ° C pri 85 ° C pri 85 ° C

Obrázky 5-9 ukazujú, že HPMC vykazuje typické tuhé správanie (G '> G ″) pri 85 ° C, čo sa pripisuje hlavne jeho vlastnostiam termogélu. Okrem toho sa G 'a G ″ HPMC líšia v závislosti od frekvencie, čo sa zvýšenie príliš nezmenilo, čo naznačuje, že nemá jasnú frekvenčnú závislosť.

V prípade zlúčeniny HPMC/HPS sú hodnoty N 'a N ″ blízko 0 a G0' je výrazne vyššia ako G0 (tabuľka ″ 5-5), čo potvrdzuje jeho tuhé správanie. Na druhej strane, vyššia hydroxypropylová substitúcia môže posunúť HP z tuhého na tekuté správanie, čo je jav, ktorý sa nevyskytuje v zložených roztokoch. Okrem toho, pre zložený systém pridaný s HPMC, so zvýšením frekvencie zostali relatívne stabilné a hodnoty N 'a N ”boli blízko k HPMC. Všetky tieto výsledky naznačujú, že HPMC dominuje viskoelasticity zloženého systému pri vysokej teplote 85 ° C.

Tabuľka 5-5 N ', N ″, G0' a G0 ″ pre HPS/HPMC s rôznou hydropropylovou substitúciou HPS pri 85 ° C, ako je stanovené z ekv. (5-1) a (5-2)

5.3.6 Morfológia kompozitného systému HPMC/HPS

Fázový prechod zlúčeniny HPMC/HPS sa študoval optickým mikroskopom farbenia jódov. Zlúčeninový systém HPMC/HPS s pomerom zlúčeniny 5: 5 sa testoval pri 25 ° C, 45 ° C a 85 ° C. Obrázky zafarbených svetelných mikroskopov nižšie sú znázornené na obrázkoch 5-10. Z obrázku je zrejmé, že po farbení jódom je fáza HPS zafarbená do tmavšej farby a fáza HPMC vykazuje ľahšiu farbu, pretože ju nemôže zafarbiť jódom. Preto sa jasne rozlíšia dve fázy HPMC/HPS. Pri vyšších teplotách sa oblasť tmavých oblastí (fáza HPS) zvyšuje a plocha jasných oblastí (fáza HPMC) klesá. Najmä pri 25 ° C, HPMC (jasná farba) je kontinuálna fáza v kompozitnom systéme HPMC/HPS a malá sférická fáza HPS (tmavá farba) sa rozptyľuje v kontinuálnej fáze HPMC. Naopak, pri 85 ° C sa HPMC stala veľmi malým a nepravidelne tvarovaným dispergovanou fázou dispergovanou v kontinuálnej fáze HPS.

Obr. 5-8 Morfológie zafarbených 1: 1 hpmc/HPS pri 25 ° C, 45 ° C a 85 ° C

So zvýšením teploty by mal byť prechodný bod fázovej morfológie kontinuálnej fázy z HPMC na HPS v zlúčenskom systéme HPMC/HPS. Teoreticky by sa to malo vyskytnúť, keď je viskozita HPMC a HPS rovnaká alebo veľmi podobná. Ako je možné vidieť z mikrografov 45 ° C na obrázkoch 5-10, neobjavuje sa typický fázový diagram „morského ostrov“, ale pozoruje sa ko-kontinuálna fáza. Toto pozorovanie tiež potvrdzuje skutočnosť, že fázový prechod kontinuálnej fázy sa mohol vyskytnúť na vrchole Tan A v krivke rozptyľovania-teplote-teplota diskutovanej v 5.3.3.

Z obrázku je tiež zrejmé, že pri nízkej teplote (25 ° C) niektoré časti tmavej dispergovanej fázy ukazujú určitý stupeň jasnej farby, čo môže byť preto, že súčasť fázy HPMC existuje vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS vo fáze HPS forma rozptýlenej fázy. stred. Zhodou okolností, pri vysokej teplote (85 ° C) sú niektoré malé tmavé častice distribuované v jasne zafarbenej fáze dispergovanej HPMC a tieto malé tmavé častice sú kontinuálne fázové HPS. Tieto pozorovania naznačujú, že v systéme HPMC-HPS existuje určitý stupeň mezofázy, čo tiež naznačuje, že HPMC má určitú kompatibilitu s HPS.

5.3.7 Schematický diagram fázového prechodu zlúčeniny HPMC/HPS

Na základe klasického reologického správania polymérnych roztokov a kompozitných gélových bodov [216, 232] a porovnania s komplexmi diskutovanými v článku je navrhnutý zásadný model pre štrukturálnu transformáciu komplexov HPMC/HPS s teplotou, ako je znázornené na obr. 5-11.

Obr. 5-11 Schematické štruktúry prechodu sol-gélu HPMC (A); HPS (B); a HPMC/HPS (C)

Gélové správanie HPMC a jeho súvisiaci mechanizmus prechodu roztoku-gél sa veľa študovalo [159, 160, 207, 208]. Jedným zo všeobecne akceptovaných je to, že reťazce HPMC existujú vo roztoku vo forme agregovaných zväzkov. Tieto zhluky sú vzájomne prepojené zabalením niektorých neopodstatnených alebo striedmo rozpustných štruktúr celulózy a sú spojené s husto substituovanými oblasťami hydrofóbnou agregáciou metyl skupín a hydroxylových skupín. Pri nízkej teplote tvoria molekuly vody klietkové štruktúry mimo metyl hydrofóbnych skupín a štruktúry vodných škrupín mimo hydrofilných skupín, ako sú hydroxylové skupiny, čo bráni HPMC vo formovaní interchénových vodíkových väzieb pri nízkych teplotách. Keď sa teplota zvyšuje, HPMC absorbuje energiu a tieto vodné klietky a štruktúry škrupiny vody sú zlomené, čo je kinetika prechodu roztoku-gél. Ruptúra ​​vodnej klietky a škrupiny vody vystavuje metyl a hydroxypropylové skupiny vodnému prostrediu, čo vedie k výraznému zvýšeniu voľného objemu. Pri vyššej teplote v dôsledku hydrofóbnej asociácie hydrofóbnych skupín a hydrofilnej asociácie hydrofilných skupín sa konečne vytvorí trojrozmerná sieťová štruktúra gélu, ako je znázornené na obrázku 5-11 (a).

Po želatinizácii škrobu sa amylóza rozpúšťa z škrobových granúl, aby vytvorila dutá jediná špirálová štruktúra, ktorá je nepretržite zranená a nakoniec predstavuje stav náhodných cievok. Táto štruktúra s jedným helixom tvorí zvnútra hydrofóbnu dutinu a na vonkajšej strane hydrofilný povrch. Táto hustá štruktúra škrobu ju poskytuje lepšou stabilitou [230-232]. Preto HPS existuje vo forme variabilných náhodných cievok s niektorými natiahnutými špirálovými segmentmi vo vodnom roztoku pri vysokej teplote. Keď sa teplota znižuje, vodíkové väzby medzi HPS a molekulami vody sa zlomia a stráca sa viazaná voda. Nakoniec sa vytvára trojrozmerná sieťová štruktúra v dôsledku tvorby vodíkových väzieb medzi molekulárnymi reťazcami a vytvorí sa gél, ako je znázornené na obrázku 5-11 (b).

Zvyčajne, keď sú zložené dve zložky s veľmi odlišnými viskozitami, zložka s vysokou viskozitou má tendenciu tvoriť dispergovanú fázu a je dispergovaná v súvislej fáze zložky s nízkou viskozitou. Pri nízkych teplotách je viskozita HPMC výrazne nižšia ako viskozita HPS. Preto HPMC tvorí kontinuálnu fázu obklopujúcu gélovú fázu HPS s vysokou viskozitou. Na okrajoch týchto dvoch fáz stratia hydroxylové skupiny v reťazcoch HPMC časť viazanej vody a tvoria intermolekulárne vodíkové väzby s molekulárnymi reťazcami HPS. Počas procesu zahrievania sa molekulárne reťazce HPS pohybovali v dôsledku absorbovania dostatočného množstva energie a vytvorených vodíkových väzieb s molekulami vody, čo vedie k prasknutiu gélovej štruktúry. Súčasne sa štruktúra vody a štruktúra vody na vodnej ploche na reťazci HPMC zničili a postupne praskli, aby sa vystavili hydrofilné skupiny a hydrofóbne zhluky. Pri vysokej teplote HPMC tvorí štruktúru gélovej siete v dôsledku intermolekulárnych vodíkových väzieb a hydrofóbnej asociácie, a tak sa stáva vysoko viskozity dispergovanou fázou dispergovanou v kontinuálnej fáze HPS náhodných cievok, ako je znázornené na obrázku 5-11 (c). Preto HPS a HPMC dominovali v reologických vlastnostiach, gélových vlastnostiach a fázovej morfológii kompozitných gélov pri nízkych a vysokých teplotách.

Zavedenie hydroxypropylových skupín do molekúl škrobu prelomí jeho vnútornú usporiadanú intramolekulárnu štruktúru vodíkovej väzby, takže želatinizované molekuly amylózy sú v opuchnutom a roztiahnutom stave, ktorý zvyšuje účinný hydratačný objem molekúl a inhibuje tendenciu škrobových molekúl do náhodne na engangle s enlgnanghónom vo vodnom roztoku [362]. Preto objemné a hydrofilné vlastnosti hydroxypropylu spôsobujú, že rekombinácia molekulárnych reťazcov amylózy a tvorba zosieťovacích oblastí [233]. Preto so znížením teploty v porovnaní s natívnym škrobom má HPS tendenciu tvoriť voľnejšiu a mäkšiu štruktúru siete gélu.

So zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej substitúcie sú v roztoku HPS viac roztiahnuté špirálové fragmenty, ktoré môžu tvoriť viac intermolekulárnych vodíkových väzieb s molekulárnym reťazcom HPMC na hranici týchto dvoch fáz, čím tvoria rovnomernejšiu štruktúru. Okrem toho hydroxypropylácia znižuje viskozitu škrobu, čo znižuje rozdiel viskozity medzi HPMC a HPS vo formulácii. Preto sa fázový prechodný bod v komplexnom systéme HPMC/HPS posúva na nízku teplotu so zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie. To sa dá potvrdiť náhlou zmenou viskozity s teplotou rekonštituovaných vzoriek v 5.3.4.

5.4 Zhrnutie kapitoly

V tejto kapitole sa pripravili roztoky zlúčenín HPMC/HPS s rôznymi HPS hydroxypropylovými substitučnými stupňami a účinok HPS hydroxypropylového substitučného stupňa na restikulované vlastnosti a gélové vlastnosti systému HPMC/HPS Cold a Hot Gel zlúčeniny sa skúmali pomocou reometru. Fázová distribúcia kompozitného systému HPMC/HPS Cold a Hot Gel sa študovala pomocou optickej mikroskopovej analýzy farbenia jódu. Hlavné zistenia sú nasledujúce:

1. Pri teplote miestnosti sa viskozita a striedanie striedania roztoku zlúčeniny HPMC/HPS znížili so zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie. Je to hlavne preto, že zavedenie hydroxypropylovej skupiny do molekuly škrobu ničí svoju intramolekulárnu štruktúru vodíkovej väzby a zlepšuje hydrofilnosť škrobu.
2. Pri teplote miestnosti sú viskozita nulovej viskozity H0, index prietoku N a viskozita koeficient K zlúčenín HPMC/HPS ovplyvnené HPMC aj hydroxypropyláciou. So zvýšením obsahu HPMC klesá nulová viskozita H0, index prietoku N sa zvyšuje a koeficient viskozity K klesá; Index nulovej šmykovej viskozity H0, index prietoku N a koeficient viskozity k čistého HPS sa zvyšujú s hydroxylom so zvýšením stupňa propylovej substitúcie, zmenšuje sa; Ale v prípade zloženého systému sa viskozita nulovej šmyku H0 znižuje so zvýšením stupňa substitúcie, zatiaľ čo index toku N a viskozita konštanta K sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie.
3. Metóda strihania s predbežným rozbaľovaním a trojstupňou tixotropie môže presnejšie odrážať viskozitu, vlastnosti prietoku a tixotropiu zlúčeného roztoku.
4. Lineárna viskoelastická oblasť systému zlúčeniny HPMC/HPS sa zhorší so znížením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie.
5. V tomto systéme zlúčeniny za studena gélu môžu HPMC a HPS tvoriť kontinuálne fázy pri nízkych a vysokých teplotách. Táto zmena fázovej štruktúry môže významne ovplyvniť komplexnú viskozitu, viskoelastické vlastnosti, frekvenčnú závislosť a gélové vlastnosti komplexného gélu.
6. Keďže dispergované fázy môžu HPMC a HPS určiť reologické vlastnosti a gélové vlastnosti zlúčenín HPMC/HPS pri vysokých a nízkych teplotách. Viskoelastické krivky kompozitných vzoriek HPMC/HPS boli konzistentné s HPS pri nízkej teplote a HPMC pri vysokej teplote.
7. Rôzny stupeň chemickej modifikácie škrobovej štruktúry mal tiež významný vplyv na gélové vlastnosti. Výsledky ukazujú, že komplexná viskozita, modul skladovania a modul straty sa znižujú so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu HPS. Preto hydroxypropylácia natívneho škrobu môže narušiť svoju usporiadanú štruktúru a zvýšiť hydrofilnosť škrobu, čo vedie k textúre mäkkého gélu.
8. Hydroxypropylácia môže znížiť tuhé správanie roztokov škrobu pri nízkej teplote a kvapalinové správanie pri vysokej teplote. Pri nízkej teplote sa hodnoty N 'a N ″ zvýšili zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie; Pri vysokej teplote sa hodnoty N 'a N ″ zmenšovali so zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie.
9. Bol zavedený vzťah medzi mikroštruktúrou, reologickými vlastnosťami a gélovými vlastnosťami kompozitného systému HPMC/HPS. A tak náhla zmena viskozitnej krivky zloženého systému a pík Tan A v krivke stratového faktora sa objavia pri 45 ° C, čo je konzistentné s fenoménom kontinuálnej fázy pozorovaného v mikrografe (pri 45 ° C).

Stručne povedané, kompozitný kompozitný systém HPMC/HPS Cold-HOT vykazuje špeciálnu fázovú morfológiu a vlastnosti kontrolovanú teplotou. Prostredníctvom rôznych chemických modifikácií škrobu a celulózy je možné na vývoj a aplikáciu inteligentných materiálov s vysokou hodnotou použiť studený a horúci gélový zlúčeninový systém HPMC/HPS.

Kapitola 6 Účinky stupňa substitúcie HPS na vlastnosti a kompatibilitu systému kompozitných membrán HPMC/HPS

Z kapitoly 5 je zrejmé, že zmena chemickej štruktúry komponentov v zloženom systéme určuje rozdiel v reologických vlastnostiach, gélových vlastnostiach a iných vlastnostiach spracovania zloženého systému. Celkový výkon má významný vplyv.

Táto kapitola sa zameriava na vplyv chemickej štruktúry komponentov na mikroštruktúru a makroskopické vlastnosti kompozitnej membrány HPMC/HPS. V kombinácii s vplyvom kapitoly 5 na reologické vlastnosti kompozitného systému sú reologické vlastnosti kompozitného systému HPMC/HPS nadviazané medzi vlastnosťami filmu.

6.1 Materiály a vybavenie

6.1.1 Hlavné experimentálne materiály

6.1.2 Hlavné nástroje a vybavenie

6.2 Experimentálna metóda

6.2.1 Príprava kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi HPS hydroxypropylovými stupňami

Celková koncentrácia zlúčeného roztoku je 8% (hm/w), pomer zlúčeniny HPMC/HPS je 10: 0, 5: 5, 0:10, plastifikátor je 2,4% (hm/w) polyetylénglykol, jedlé Kompozitný film HPMC/HPS sa pripravil metódou odlievania. Pre špecifickú metódu prípravy pozri 3.2.1.

6.2.2 Štruktúra mikrodomény kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi HPS

6.2.2.1 Princíp analýzy mikroštruktúry synchrotrónového žiarenia Rôntgenový rozptyl s malým uhlom

Röntgenový rozptyl malého anjela (SAXS) sa vzťahuje na jav rozptylu spôsobeným röntgenovým lúčom ožarujúcim testovanú vzorku v malom uhle blízko röntgenového lúča. Na základe rozdielu hustoty elektrónov medzi nanomateriálom medzi rozptylom a okolitým médiom sa rôntgenový rozptyl s malým uhlom bežne používa pri štúdiu materiálov tuhých, koloidných a kvapalných polymérnych materiálov v rozsahu nanočastíc. V porovnaní so širokouhlým rôntgenovou difrakčnou technológiou môžu SAXS získať štrukturálne informácie vo väčšom meradle, ktoré sa môžu použiť na analýzu konformácie polymérnych molekulárnych reťazcov, dlhodobých štruktúr a fázovej štruktúry a fázovej distribúcie polymérnych komplexných systémov . Synchrotrónový röntgenový zdroj svetla je nový typ vysokovýkonného zdroja svetla, ktorý má výhody vysokej čistoty, vysokej polarizácie, úzkeho pulzu, vysokého jasu a vysokej kolimácie, takže môže rýchlejšie získať konštrukčné informácie o nanomateriále materiálov a presne. Analýza SAXS spektra nameranej látky môže kvalitatívne získať rovnomernosť hustoty oblaku elektrónov, uniformitu jednofázového hustoty oblaku elektrónov (pozitívna odchýlka od Porod alebo Debyeho vety) a zrozumiteľnosť dvojfázového rozhrania (negatívna odchýlka od Porody. alebo Debyeova veta). ), rozptyľovacia podobnosť (či už má fraktálne vlastnosti), rozptylovú disperzitu (monodisperzita alebo polydisperzita určená Guinierom) a ďalšie informácie a kvantitatívne sa môžu kvantitatívne získať rozptyľovacia fraktálna dimenzia, polomer gyrácie a priemerná vrstva opakujúcich sa jednotiek. Hrúbka, priemerná veľkosť, rozptylová objemová frakcia, špecifická plocha povrchu a ďalšie parametre.

6.2.2.2 Testovacia metóda

V austrálskom stredisku Synchrotron Radiation Center (Clayton, Victoria, Austrália), sa na určenie mikro-doménovej štruktúry a ďalších súvisiacich informácií o kompozitovej dĺžke 1,47 Á použil pokročilý synchrotrónový ožarovanie (Flux 1013 Fotons/S, vlnová dĺžka 1,47 Á) film. Dvojrozmerný rozptylový obrazec testovacej vzorky sa zbieral detektorom Pilatus 1M (plocha 169 x 172 μm, veľkosť pixelov 172 × 172 μM) a nameraná vzorka bola v rozmedzí 0,015 <Q <0,15 Á-1 ( q je rozptylový vektor) Vnútorná jednorozmerná krivka rozptylu rôntgenového rozptylu s malým uhlom sa získa z dvojrozmerného vzoru rozptylu pomocou softvéru rozptylu a rozptylový vektor Q a rozptylový uhol 2 sa prevedie vzorcom I /, Kde je röntgenová vlnová dĺžka. Všetky údaje boli pred normalizované pred analýzou údajov.

6.2.3 Termogravimetrická analýza kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu HPS HPS

6.2.3.1 Princíp termogravimetrickej analýzy

Rovnaké ako 3.2.5.1

6.2.3.2 Testovacia metóda

Pozri 3.2.5.2

6.2.4 Vlastnosti v ťahu kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie

6.2.4.1 Princíp analýzy v ťahu

Rovnaké ako 3.2.6.1

6.2.4.2 Testovacia metóda

Pozri 3.2.6.2

Pomocou štandardu ISO37 sa nakrája na dumbbell v tvare spline, s celkovou dĺžkou 35 mm, vzdialenosťou medzi označujúcimi čiarami 12 mm a šírkou 2 mm. Všetky testovacie vzorky boli ekvilibrované pri 75% vlhkosti na viac ako 3 d.

6.2.5 Permeabilita kyslíka kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylu substitúcie

6.2.5.1 Princíp analýzy permeability kyslíka

Rovnaké ako 3.2.7.1

6.2.5.2 Testovacia metóda

Pozri 3.2.7.2

6.3 Výsledky a diskusia

6.3.1 Analýza kryštálovej štruktúry kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie

Obrázok 6-1 zobrazuje malé uhlové röntgenové rozptylové spektrá kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie. Z obrázku je zrejmé, že v relatívne veľkom rozsahu Q> 0,3 Á (29> 40) sa vo všetkých vzorkách membrány objavujú zjavné charakteristické píky. Z röntgenového rozptylového vzoru filmu Pure Component (Obr. 6-1A) má čistý HPMC silný röntgenový rozptylový charakteristický vrchol pri 0,569 Á, čo naznačuje, že HPMC má röntgenový rozptylový vrchol v širokom uhle oblasť 7,70 (29> 50). Kryštálové charakteristické vrcholy, čo naznačuje, že HPMC má tu určitú kryštalickú štruktúru. Vzorky filmu A939 aj A1081 a A1081 vykazovali výrazný röntgenový rozptylový vrchol pri 0,397 Á, čo naznačuje, že HPS má kryštalický charakteristický vrchol v širokouhlej oblasti 5,30, ktorá zodpovedá kryštalickému píku Starch Starch. Z obrázku je jasne zrejmé, že A939 s nízkou hydroxypropylovou substitúciou má väčšiu plochu vrcholu ako A1081 s vysokou substitúciou. Je to hlavne preto, že zavedenie hydroxypropylovej skupiny do molekulárneho reťazca škrobu prelomí pôvodnú usporiadanú štruktúru škrobových molekúl, zvyšuje obtiažnosť preusporiadania a zosieťovanie medzi molekulárnymi reťazcami škrobu a znižuje stupeň rekryštalizácie škrobu. So zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej skupiny je zrejmejší inhibičný účinok hydroxypropylovej skupiny na rekryštalizáciu škrobu.

Z rôntgenového rozptylového spektrá z malého uhla z kompozitných vzoriek (obr. 6-1b) je zrejmé, že všetky kompozitné filmy HPMC-HPS vykazovali zjavné charakteristické píky pri 0,569 Á a 0,397 Á, čo zodpovedá kryštálovi 7,70 hpmc Charakteristické vrcholy. Oblasť maximálnej kryštalizácie HPS kompozitného filmu HPMC/A939 je výrazne väčšia ako v prípade kompozitného filmu HPMC/A1081. Prestavenie je potlačené, čo je v súlade s variáciou plochy kryštalizácie HPS s stupňom hydroxypropylovej substitúcie vo filmoch čistých zložiek. Kryštalická plocha píku zodpovedajúca HPMC pri 7,70 pre kompozitné membrány s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie HPS sa príliš nezmenila. V porovnaní so spektrom vzoriek čistých zložiek (obr. 5-1A) sa oblasti kryštalizačných píkov HPMC a kryštalizačné píky z kompozitov znížili, čo naznačuje, že prostredníctvom kombinácie týchto dvoch by mohlo byť účinné HPMC aj HPS pre HPMC aj HPS druhá skupina. Fenomén rekryštalizácie materiálu separácie filmu hrá určitú inhibičnú úlohu.

Obr. 6-1 SAXS spektrá zmesí HPMC/HPS s rôznymi stupeňmi HPS hydroxypropylovej substitúcie HPS

Záverom možno povedať, že zvýšenie stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie a zloženia týchto dvoch zložiek môže do určitej miery inhibovať rekryštalizačný jav zloženej membrány HPMC/HPS. Zvýšenie stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie HPS predovšetkým inhibovalo rekryštalizáciu HP v kompozitnej membráne, zatiaľ čo dvojzložková zlúčenina zohrala určitú inhibičnú úlohu pri rekryštalizácii HPS a HPMC v kompozitnej membráne.

6.3.2 Analýza samoobsluhovej fraktálnej štruktúry kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami substitúcie HPS hydroxypropylu

Priemerná dĺžka reťazca (R) molekúl polysacharidov, ako sú molekuly škrobu a celulózové molekuly, je v rozmedzí 1000-1500 nm a Q je v rozmedzí 0,01-0,1 Á-1, s QR >> 1. Porod Formula, vzorky polysacharidového filmu je možné vidieť vzťah medzi intenzitou röntgenového rozptylu v malých uhlí a uhlom rozptylu je:

Medzi tým som (q) intenzita röntgenového rozptylu röntgenového uhla;

Q je uhol rozptylu;

α je svah Porod.

SKLOP POROD a súvisí s fraktálnou štruktúrou. Ak a <3, naznačuje, že štruktúra materiálu je relatívne voľná, povrch rozptylu je hladký a je to fraktál hmoty a jeho fraktálny rozmer d = α; Ak 3 <a <4, naznačuje, že štruktúra materiálu je hustá a rozptyl je povrch drsný, čo je povrchový fraktálny a jeho fraktálny rozmer d = 6 - a.

Obrázok 6-2 zobrazuje grafy LNI (Q) -LNQ kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu HPS. Z obrázku je zrejmé, že všetky vzorky vykazujú v určitom rozsahu samoobslužnú fraktálnu štruktúru a svah Porod je menší ako 3, čo naznačuje, že kompozitný film predstavuje hmotnostný fraktálny a povrch kompozitného filmu je relatívne relatívne hladké. Hmotné fraktálne rozmery kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie sú uvedené v tabuľke 6-1.

Tabuľka 6-1 ukazuje fraktálny rozmer kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu HPS. Z tabuľky je zrejmé, že pre čisté HPS vzorky je fraktálny rozmer A939 substituovaný nízkym hydroxypropylom omnoho vyšší ako pri A1081 substituovanej vysokou hydroxypropylom, čo naznačuje, že so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, v membráne Hustota samoobslužnej štruktúry sa výrazne zníži. Dôvodom je, že zavedenie hydroxypropylových skupín do molekulárneho reťazca škrobu významne bráni vzájomnej väzbe segmentov HPS, čo vedie k zníženiu hustoty seba podobnej štruktúry vo filme. Hydrofilné hydroxypropylové skupiny môžu tvoriť intermolekulárne vodíkové väzby s molekulami vody, čím sa znižuje interakcia medzi molekulárnymi segmentmi; Väčšie hydroxypropylové skupiny obmedzujú rekombináciu a zosieťovanie medzi molekulárnymi segmentmi škrobu, takže so zvyšujúcim sa stupňom hydroxypropylovej substitúcie tvorí HPS voľnejšiu samoobslužnú štruktúru.

V prípade zlúčeného systému HPMC/A939 je fraktálny rozmer HP vyšší ako rozmer HPMC, čo je preto, že škrobok rekryštalizuje a medzi molekulárnymi reťazcami sa vytvorí usporiadanejšia štruktúra, ktorá vedie k samoobslužnej štruktúre v membráne . Vysoká hustota. Fraktálny rozmer vzorky zlúčeniny je nižší ako v prípade dvoch čistých zložiek, pretože zložením sa vzájomná väzba molekulárnych segmentov týchto dvoch zložiek navzájom brzdí, čo vedie k znižovaniu hustoty samoobsluhových štruktúr. Naopak, v zlúčenín HPMC/A1081 je fraktálny rozmer HPS oveľa nižší ako rozmer HPMC. Dôvodom je, že zavedenie hydroxypropylových skupín v molekulách škrobu významne inhibuje rekryštalizáciu škrobu. Self-podobná štruktúra v dreve je viac strašná. Zároveň je fraktálny rozmer vzorky zlúčeniny HPMC/A1081 vyšší ako v prípade čistého HPS, čo sa tiež významne líši od zlúčeného systému HPMC/A939. Self-podobná štruktúra, reťazové molekuly HPMC môžu vstúpiť do dutiny svojej voľnej štruktúry, čím sa zlepší hustota samostatnej štruktúry HPS, čo tiež naznačuje, že HPS s vysokou hydroxypropylovou substitúciou môže tvoriť po zložení rovnomernejší komplex jednotlivý komplex s HPMC. ingrediencie. Z údajov o reologických vlastnostiach je zrejmé, že hydroxypropylácia môže znížiť viskozitu škrobu, takže počas procesu zloženia je znížený rozdiel viskozity medzi dvoma zložkami v zloženom systéme, čo vedie k tvorbe homogénnej zlúčenina.

Obr. 6-2 LNI (q) -LNQ vzory a jeho fit krivky pre zmesové filmy HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS substitúcie hydroxypropylu HPS

Tabuľka 6-1 Fraktálna štruktúra Parametre HPS/HPMC Films Films s rôznymi stupeňmi HPS hydroxypropylovej substitúcie HPS

Pre kompozitné membrány s rovnakým pomerom zloženia sa fraktálna rozmer tiež znižuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej skupiny. Zavedenie hydroxypropylu do molekuly HPS môže znížiť vzájomnú väzbu polymérnych segmentov v zloženom systéme, čím sa znižuje hustota kompozitnej membrány; HPS s vysokou hydroxypropylovou substitúciou má lepšiu kompatibilitu s HPMC, ľahšie sa vytvára rovnomerná a hustá zlúčenina. Preto hustota samostatnej štruktúry v kompozitnej membráne klesá so zvýšením stupňa substitúcie HPS, čo je výsledkom spoločného vplyvu stupňa substitúcie hydroxypropylu a kompatibilitou týchto dvoch zložiek v kompozite systém.

6.3.3 Analýza tepelnej stability kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi HPS

Termogravimetrický analyzátor sa použil na testovanie tepelnej stability jedlých kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie. Obrázok 6-3 zobrazuje termogravimetrickú krivku (TGA) a jej krivka rýchlosti straty hmotnosti (DTG) kompozitných filmov s rôznymi stupňami hydroxypropylových substitučných HPS. Z krivky TGA na obrázku 6-3 (a) je zrejmé, že vzorky kompozitnej membrány s rôznymi stupňami substitúcie HPS hydroxypropylu. Existujú dve zjavné fázy termogravimetrických zmien so zvýšením teploty. Po prvé, pri 30 ~ 180 ° C je malá fáza straty hmotnosti, ktorá je spôsobená hlavne vrstvením vody adsorbovanej polysacharidovou makromolekulou. Pri 300 až 450 ° C je veľká fáza straty hmotnosti, čo je skutočná fáza tepelnej degradácie, a to hlavne spôsobená tepelnou degradáciou HPMC a HPS. Z obrázku je tiež zrejmé, že krivky chudnutia HP s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie sú podobné a významne sa líšia od krivok HPMC. Medzi dvoma typmi kriviek chudnutia pre čisté vzorky HPMC a čisté HPS.

Z kriviek DTG na obrázku 6-3 (b) je zrejmé, že teplota tepelnej degradácie čistých HPS s rôznymi stupňami hydroxypropylových substitúcií je veľmi blízko a tepelná degradácia maximálnej teploty A939 a A081 sú 310 ° CC CC 310 ° CC. a 305 ° C, respektíve tepelná degradácia maximálna teplota čistej vzorky HPMC je významne vyššia ako teplota HPS a jej maximálna teplota je 365 ° C; Kompozitný film HPMC/HPS má dva vrcholy tepelnej degradácie na krivke DTG, čo zodpovedá tepelnej degradácii HPS a HPMC. Charakteristické píky, ktoré naznačujú, že v kompozitnom systéme existuje určitý stupeň fázovej separácie s kompozitným pomerom 5: 5, čo je v súlade s výsledkami tepelnej degradácie kompozitného filmu s kompozitným pomerom 5: 5 v kapitole 3 . Tepelné teploty maximálnej tepelnej degradácie vzoriek kompozitného filmu HPMC/A1081 boli 306 ° C a 363 ° C. Vrcholové teploty vzoriek kompozitného filmu sa posunuli na nižšie teploty ako vzorky čistej zložky, čo naznačuje, že sa znížila tepelná stabilita kompozitných vzoriek. Pre vzorky s rovnakým pomerom zloženia sa teplota tepelnej degradácie znížila so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, čo naznačuje, že tepelná stabilita kompozitného filmu sa znížila so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu. Dôvodom je, že zavedenie hydroxypropylových skupín do molekúl škrobu znižuje interakciu medzi molekulárnymi segmentmi a inhibuje riadne preusporiadanie molekúl. S výsledkami je v súlade s tým, že hustota samostatných štruktúr klesá so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu.

Obr. 6-3 TGA krivky (A) a ich derivátové (DTG) krivky (B) zmesí HPMC/HPS s rôznymi stupeňmi HPS hydroxypropylu HPS

6.3.4 Analýza mechanických vlastností kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi HPS

Obr. 6-5 Vlastnosti ťahu HPMC/HPS s rôznymi hydroxypropylovými substitučnými stupňami HPS

Vlastné vlastnosti v ťahu kompozitných filmov HPMC/HPS s rôznymi HPS hydroxypropylovými stupňami sa testovali pomocou mechanického analyzátora vlastností pri 25 ° C a 75% relatívnej vlhkosti. Obrázky 6-5 ukazujú elastický modul (A), predĺženie pri zlomení (B) a pevnosť v ťahu (C) kompozitných filmov s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylovej substitúcie. Z obrázku je zrejmé, že v prípade kompozitného systému HPMC/A1081 so zvýšením obsahu HPS sa postupne znižoval elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitného filmu a predĺženie pri zlomení sa výrazne zvýšilo, čo bolo v súlade s 3,3. 5 Stredná a vysoká vlhkosť. Výsledky kompozitných membrán s rôznymi pomermi zloženia boli konzistentné.

V prípade čistých HPS membrán sa elastický modul a pevnosť v ťahu zvýšili so znížením stupňa substitúcie HPS hydroxypropylu, čo naznačuje, že hydroxypropylácia znižuje tuhosť kompozitnej membrány a zlepšuje jej flexibilitu. Je to hlavne preto, že so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej substitúcie sa zvyšuje hydrofilita HPS a membránová štruktúra sa stáva viac ako v súlade s výsledkom, že fraktálny rozmer klesá so zvýšením stupňa substitúcie v malom uhle X- X- Test rozptylu lúčov. Predĺženie pri zlomení sa však znižuje so znížením stupňa substitúcie HPS hydroxypropylovej skupiny, čo je hlavne preto, že zavedenie hydroxypropylovej skupiny do molekuly škrobu môže inhibovať rekryštalizáciu škrobu. Výsledky sú v súlade so zvýšením a poklesom.

Pre kompozitnú membránu HPMC/HPS s rovnakým pomerom zlúčeniny sa elastický modul membránového materiálu zvyšuje so znížením stupňa substitúcie HPS hydroxypropylu a pevnosť v ťahu a predĺženie pri zlomení sa zníži so znížením stupňa stupňa substitúcie. Je potrebné poznamenať, že mechanické vlastnosti kompozitných membrán sa úplne líšia v závislosti od pomeru zloženia s rôznymi stupňami substitúcie hydroxypropylu HPS. Je to hlavne preto, že mechanické vlastnosti kompozitnej membrány nie sú ovplyvnené iba stupňom substitúcie HPS na membránovej štruktúre, ale aj kompatibilitou medzi komponentmi v zloženom systéme. Viskozita HP sa znižuje so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, je priaznivejšie tvoriť rovnomernú zlúčeninu zložením.

6.3.5 Analýza permeability kyslíka kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylu substitúcie

Oxidácia spôsobená kyslíkom je počiatočnou fázou v mnohých spôsoboch spôsobovania znehodnotenia potravín, takže jedlé zložené filmy s určitými vlastnosťami kyslíkovej bariéry môžu zlepšiť kvalitu potravín a predĺžiť trvanlivosť potravín [108, 364]. Preto sa merali rýchlosti prenosu kyslíka kompozitných membrán HPMC/HPS s rôznymi HPS hydroxypropylovými stupňami a výsledky sú uvedené na obrázku 5-6. Z obrázku je zrejmé, že permeabilita kyslíka všetkých čistých HPS membrán je oveľa nižšia ako v prípade čistých HPMC membrán, čo naznačuje, že membrány HPS majú lepšie vlastnosti kyslíkovej bariéry ako HPMC membrány, čo je v súlade s predchádzajúcimi výsledkami. V prípade čistých HPS membrán s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie sa rýchlosť prenosu kyslíka zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie, čo naznačuje, že oblasť, v ktorej kyslík prenikne v membránovom materiáli, sa zvyšuje. To je v súlade s analýzou mikroštruktúry malého uhla röntgenového rozptylu, že štruktúra membrány sa stáva voľnejšou so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, takže permeačný kanál kyslíka v membráne sa zväčšuje a kyslík v membráne Prenikne, keď sa oblasť zvyšuje, postupne sa zvyšuje aj rýchlosť prenosu kyslíka.

Obr. 6-6 Permeabilita kyslíka HPS/HPMC filmov s rôznymi stupňami HPS hydroxypropylu HPS

Pre kompozitné membrány s rôznymi HPS hydroxypropylovými substitučnými stupňami klesá rýchlosť prenosu kyslíka so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu. Je to hlavne preto, že v systéme zloženia 5: 5 existuje HPS vo forme dispergovanej fázy v kontinuálnej fáze HPMC s nízkou viskozitou a viskozita HP sa znižuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej substitúcie. Čím menší je rozdiel viskozity, tým viac prispieva k tvorbe homogénnej zlúčeniny, tým kľukatejší je kanál permeacie kyslíka v membránovom materiáli a čím menší je rýchlosť prenosu kyslíka.

6.4 Zhrnutie kapitoly

V tejto kapitole sa HPMC/HPS jedlé kompozitné filmy pripravili obsadením HPS a HPMC s rôznymi stupňami hydroxypropylovej substitúcie a pridaním polyetylénglykolu ako plastifikátora. Účinok rôznych stupňov substitúcie HPS hydroxypropylovej substitúcie na kryštálovú štruktúru a štruktúru mikrodomény kompozitnej membrány sa študoval pomocou technológie rôntgenového rozptylu rôntgenového rozptylu synchrotrónu. Účinky rôznych HPS hydroxypropylových substitučných stupňov na tepelnú stabilitu, mechanické vlastnosti a kyslíkovú priepustnosť kompozitných membrán a ich zákony boli študované termogravimetrickým analyzátorom, testerom mechanických vlastností a permeability. Hlavné zistenia sú nasledujúce:

1. Pre kompozitnú membránu HPMC/HPS s rovnakým pomerom zloženia, so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, sa plocha píku kryštalizácie zodpovedajúca HPS pri 5,30 znižuje, zatiaľ čo plocha píku kryštalizácie zodpovedajúce HPMC pri 7,70 sa nezmení, čo naznačuje, že to znamená, že to znamená, že to znamená Hydroxypropylácia škrobu môže inhibovať rekryštalizáciu škrobu v kompozitnom filme.
2. V porovnaní s čistými komponentmi membrán HPMC a HPS sa znížia oblasti kryštalizačného vrcholu HPS (5.30) a HPMC (7,70) kompozitných membrán, čo naznačuje, že prostredníctvom kombinácie týchto dvoch, HPMC aj HPS môže byť účinná kompozitné membrány. Rekryštalizácia inej zložky hrá určitú inhibičnú úlohu.
3. Všetky kompozitné membrány HPMC/HPS vykazovali samoobslužnú fraktálnu štruktúru hmoty. Pre kompozitné membrány s rovnakým pomerom zlúčeniny sa hustota membránového materiálu významne znížila so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie; Nízka HPS hydroxypropylová substitúcia Hlavne preto, že hustota kompozitného membránového materiálu je ovplyvnená súčasne. Vplyv hydroxypropylácie HPS na redukciu väzby segmentu polyméru a kompatibilitu medzi dvoma zložkami zlúčeného systému.
4. Hydroxypropylácia HPS môže znížiť tepelnú stabilitu kompozitných filmov HPMC/HPS a teplota tepelnej degradácie kompozitových filmov sa posúva do oblasti nízkej teploty so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, čo je preto, že hydroxypropylová skupina sa posúva v oblasti molekúl hydroxypropylu. Úvod znižuje interakciu medzi molekulárnymi segmentmi a inhibuje riadne preusporiadanie molekúl.
5. Elastický modul a pevnosť v ťahu čistého HPS membrány sa znížili so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu HPS, zatiaľ čo predĺženie pri zlomení sa zvýšilo. Je to hlavne preto, že hydroxypropylácia inhibuje rekryštalizáciu škrobu a robí kompozitný film tvorbou voľnejšej štruktúry.
6. Elastický modul kompozitného filmu HPMC/HPS sa znižoval so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu HPS, ale zvýšenie pevnosti a predĺženia v ťahu a predĺženia pri zlomení sa zvýšili, pretože mechanické vlastnosti kompozitného filmu neboli ovplyvnené hydroxypropylovou substitúciou HPS. Okrem vplyvu je tiež ovplyvnená kompatibilitou dvoch zložiek zloženého systému.
7. Permeabilita kyslíka čistého HPS sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylu, pretože hydroxypropylácia znižuje hustotu amorfnej oblasti HPS a zvyšuje plochu permeácie kyslíka v membráne; Kompozitná membrána HPMC/HPS Priepustnosť kyslíka sa znižuje so zvýšením stupňa hydroxypropylovej substitúcie, čo je hlavne preto, že hyperhydroxypropylovaný HP má lepšiu kompatibilitu s HPMC, čo vedie k zvýšenej tortuozity kanála permeacie oxygénu v kompozitnej membráne. Znížená priepustnosť kyslíka.

Vyššie uvedené experimentálne výsledky ukazujú, že makroskopické vlastnosti, ako sú mechanické vlastnosti, tepelná stabilita a permeabilita kyslíka HPMC/HPS tiež komplexom. Vplyv dvojzložkovej kompatibility systémov ligandov.

Záver a výhľad

1. Záver

V tomto článku sú hpmc tepelného gélu HPMC a studený gél HPS zložené a je konštruovaný studený systém HPMC/HPS a horúci reverzný gél. Koncentrácia roztoku, pomer zloženia a strihový účinok na zlúčeninový systém sa systematicky študuje Vplyv reologických vlastností, ako je viskozita, index prietoku a tixotropia, v kombinácii s mechanickými vlastnosťami, dynamickým termechanickým vlastnostiam, permeability kyslíka, kyslíka. Kompozitné filmy pripravené metódou obsadenia. Komplexné vlastnosti a farbenie jódového vína Kompatibilita, fázový prechod a fázová morfológia kompozitného systému sa študovali optickou mikroskopiou a bol vytvorený vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami HPMC/HPS. Za účelom riadenia vlastností kompozitov reguláciou fázovej štruktúry a kompatibility kompozitného systému HPMC/HPS podľa vzťahu medzi makroskopickými vlastnosťami a mikropozomorovou štruktúrou kompozitného systému HPMC/HPS. Štúdiom účinkov chemicky modifikovaných HP s rôznymi stupňami na reologické vlastnosti, gélové vlastnosti, mikroštruktúru a makroskopické vlastnosti membrán sa ďalej skúma vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami HPMC/HPS inverzného gélového systému. Vzťah medzi nimi a fyzikálnym modelom bol zavedený na objasnenie mechanizmu želovania a jeho ovplyvňujúcich faktorov a zákonov studeného a horúceho gélu v zloženom systéme. Relevantné štúdie vyvodili nasledujúce závery.

1. Zmena zloženého pomeru systému zlúčeniny HPMC/HPS môže významne zlepšiť reologické vlastnosti, ako je viskozita, plynulosť a tixotropia HPMC pri nízkej teplote. Ďalej sa študoval vzťah medzi reologickými vlastnosťami a mikroštruktúrou zloženého systému. Konkrétne výsledky sú nasledujúce:

(1) Pri nízkej teplote je systém zlúčeniny kontinuálnou fázovou fázovou štruktúrou „more-ostrov“ a kontinuálny fázový prechod sa vyskytuje pri 4: 6 so znížením pomeru zlúčeniny HPMC/HPS. Ak je pomer zloženia vysoký (viac obsahu HPMC), HPMC s nízkou viskozitou je kontinuálna fáza a HPS je dispergovaná fáza. Pre systém zlúčeniny HPMC/HPS, keď je zložkou s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou a zložkou s vysokou viskozitou je kontinuálna fáza, je význam viskozity kontinuálnej fázy k viskozity zlúčeného systému významne odlišný. Ak je HPMC s nízkou viskozitou kontinuálnou fázou, viskozita zlúčeného systému odráža hlavne príspevok viskozity kontinuálnej fázy; Ak je HPS s vysokou viskozitou kontinuálnou fázou, HPMC, keď dispergovaná fáza zníži viskozitu HPS s vysokou viskozitou. účinok. So zvýšením obsahu HP a koncentrácie roztoku v systéme zlúčeniny sa postupne zvyšoval viskozita a riedenie strihovania zlúčeniny, plynulosť sa znížila a zvýšilo sa tuhé správanie sa zlúčeného systému. Viskozita a tixotropia HPMC sú vyvážené formuláciou pomocou HPS.

(2) Pre systém zloženia 5: 5 môžu HPMC a HPS tvoriť kontinuálne fázy pri nízkych a vysokých teplotách. Táto zmena fázovej štruktúry môže významne ovplyvniť komplexnú viskozitu, viskoelastické vlastnosti, frekvenčnú závislosť a gélové vlastnosti komplexného gélu. Keďže dispergované fázy môžu HPMC a HPS určiť reologické vlastnosti a gélové vlastnosti zlúčenín HPMC/HPS pri vysokých a nízkych teplotách. Viskoelastické krivky kompozitných vzoriek HPMC/HPS boli konzistentné s HPS pri nízkej teplote a HPMC pri vysokej teplote.

(3) Bol stanovený vzťah medzi mikroštruktúrou, reologickými vlastnosťami a gélovými vlastnosťami kompozitného systému HPMC/HPS. A tak náhla zmena viskozitnej krivky zloženého systému a pík Tan Delta v krivke stratového faktora sa objavia pri 45 ° C, čo je konzistentné s fenoménom kontinuálnej fázy pozorovaného v mikrografe (pri 45 ° C).

1. Študovaním mikroštruktúrnych a mechanických vlastností, dynamických termomechanických vlastností, priepustnosti svetla, permeability kyslíka a tepelnej stability kompozitných membrán pripravených pri rôznych zložených pomeroch a koncentráciách roztokov v kombinácii s fázovým priechodom a kompatibilnou koncentrácia z komplexov sa skúmali a bol stanovený vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami komplexov. Konkrétne výsledky sú nasledujúce:

(1) V obrazoch SEM z kompozitných filmov s rôznymi pomermi zloženia nie je zrejmé dvojfázové rozhranie. Väčšina zložených filmov má vo výsledkoch DMA iba jeden sklenený prechodný bod a väčšina zložených filmov má v krivke DTG iba jeden vrchol tepelnej degradácie. Tieto spolu naznačujú, že HPMC má určitú kompatibilitu s HPS.

(2) Relatívna vlhkosť má významný vplyv na mechanické vlastnosti kompozitných filmov HPMC/HPS a stupeň jeho účinku sa zvyšuje so zvýšením obsahu HPS. Pri nižšej relatívnej vlhkosti sa elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitných filmov zvýšili so zvýšením obsahu HPS a predĺženie pri prerušení kompozitných filmov boli výrazne nižšie ako v prípade čistých zložiek. So zvýšením relatívnej vlhkosti sa výrazne zvýšil elastický modul a pevnosť v ťahu kompozitného filmu a predĺženie pri zlomení sa významne zvýšilo a vzťah medzi mechanickými vlastnosťami kompozitného filmu a pomerom zloženia ukázal úplne opačný vzor zmeny pri rôznych zmenách relatívna vlhkosť. Mechanické vlastnosti kompozitných membrán s rôznymi pomermi zloženia ukazujú priesečník za rôznych podmienok relatívnej vlhkosti, ktorá poskytuje možnosť optimalizácie výkonu produktu podľa rôznych požiadaviek na aplikáciu.

(3) Bol zavedený vzťah medzi mikroštruktúrou, fázovým prechodom, priehľadnosťou a mechanickými vlastnosťami kompozitného systému HPMC/HPS. a. Najnižší bod priehľadnosti zlúčeného systému je konzistentný s bodom fázového prechodu HPMC z kontinuálnej fázy do dispergovanej fázy a minimálnym bodom zníženia ťahového modulu. b. Modul a predĺženie Younga pri zlomení sa znižuje so zvýšením koncentrácie roztoku, ktorá kauzálne súvisí s morfologickou zmenou HPMC z kontinuálnej fázy na dispergovanú fázu v zloženom systéme.

(4) Pridanie HPS zvyšuje tortuozitu kanála permeacie kyslíka do kompozitnej membrány, významne znižuje priepustnosť kyslíka membrány a zlepšuje výkonnosť kyslíkovej bariéry membrány HPMC.

1. Študoval sa účinok chemickej modifikácie HPS na reologické vlastnosti kompozitného systému a komplexné vlastnosti kompozitnej membrány, ako je kryštálová štruktúra, štruktúra amorfnej oblasti, mechanické vlastnosti, permeabilita kyslíka a tepelná stabilita. Konkrétne výsledky sú nasledujúce:

(1) Hydroxypropylácia HPS môže znížiť viskozitu zlúčeného systému pri nízkej teplote, zlepšiť plynulosť roztoku zlúčeniny a znížiť jav striedania šmyku; Hydroxypropylácia HPS môže zúžiť lineárnu viskoelastickú oblasť zlúčeného systému, znížiť teplotu fázového prechodu systému zlúčeniny HPMC/HPS a zlepšiť tuhé správanie sa zlúčeného systému pri nízkej teplote a plynulosť pri vysokej teplote.

(2) Hydroxypropylácia HP a zlepšenie kompatibility týchto dvoch zložiek môžu významne inhibovať rekryštalizáciu škrobu v membráne a podporovať tvorbu voľnejšej samostatnej štruktúry v kompozitnej membráne. Zavedenie objemných hydroxypropylových skupín na molekulárnom reťazci škrobu obmedzuje vzájomnú väzbu a riadne preusporiadanie molekulárnych segmentov HPS, čo vedie k tvorbe viac-medzernej samoobslužnej štruktúry HPS. V prípade komplexného systému umožňuje zvýšenie stupňa hydroxypropylovej substitúcie molekúl HPMC podobné reťazcovi vstupovať do oblasti voľnej dutiny HPS, ktorá zlepšuje kompatibilitu komplexného systému a zlepšuje hustotu sebabyľovacej štruktúry HPS. Kompatibilita systému zlúčeniny sa zvyšuje so zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej skupiny, čo je v súlade s výsledkami reologických vlastností.

(3) Makroskopické vlastnosti, ako sú mechanické vlastnosti, tepelná stabilita a priepustnosť kyslíka kompozitnej membrány HPMC/HPS, úzko súvisia s jej vnútornou kryštalickou štruktúrou a amorfnou štruktúrou oblasti. Kombinovaný účinok dvoch účinkov kompatibility týchto dvoch zložiek.

1. Štúdiom účinkov koncentrácie roztoku, teploty a chemickej modifikácie HP na reologické vlastnosti zlúčeného systému sa diskutoval o gelačnom mechanizme systému inverzného gélu HPMC/HPS za studena. Konkrétne výsledky sú nasledujúce:

(1) v zlúčenín je kritická koncentrácia (8%) pod kritickou koncentráciou, HPMC a HP existujú v nezávislých molekulárnych reťazcoch a fázových oblastiach; Po dosiahnutí kritickej koncentrácie sa fáza HPS vytvorí v roztoku ako kondenzát. Gélové centrum je mikrogélová štruktúra spojená s prepojením molekulárnych reťazcov HPMC; Nad kritickou koncentráciou je vzájomné prepojenie zložitejšie a interakcia je silnejšia a roztok vykazuje správanie podobné správaniu polymérnej taveniny.

(2) Komplexný systém má prechodný bod kontinuálnej fázy so zmenou teploty, ktorá súvisí s gélovými správaním HPMC a HPS v komplexnom systéme. Pri nízkych teplotách je viskozita HPMC výrazne nižšia ako viskia HPS, takže HPMC tvorí kontinuálnu fázu obklopujúcu gélovú fázu HPS s vysokou viskozitou. Na okrajoch týchto dvoch fáz stratia hydroxylové skupiny v reťazci HPMC časť svojej väzbovej vody a tvoria intermolekulárne vodíkové väzby s molekulárnym reťazcom HPS. Počas procesu zahrievania sa molekulárne reťazce HPS pohybovali v dôsledku absorbovania dostatočného množstva energie a vytvorených vodíkových väzieb s molekulami vody, čo vedie k prasknutiu gélovej štruktúry. Zároveň boli zničené štruktúry vody a vodného triesky na reťazcoch HPMC a postupne sa praskli, aby sa odhalili hydrofilné skupiny a hydrofóbne zhluky. Pri vysokej teplote HPMC tvorí štruktúru gélovej siete v dôsledku intermolekulárnych vodíkových väzieb a hydrofóbnej asociácie, a tak sa stáva vysoko viskozitou dispergovanou fázou dispergovanou v kontinuálnej fáze náhodných cievok HPS.

(3) So zvýšením stupňa HPS hydroxypropylovej substitúcie HPS sa zlepšuje kompatibilita zlúčeniny HPMC/HPS a teplota fázového prechodu v zloženom systéme sa presunie k nízkej teplote. So zvýšením stupňa substitúcie hydroxypropylovej substitúcie sú v roztoku HPS viac roztiahnuté špirálové fragmenty, ktoré môžu tvoriť viac intermolekulárnych vodíkových väzieb s molekulárnym reťazcom HPMC na hranici týchto dvoch fáz, čím tvoria rovnomernejšiu štruktúru. Hydroxypropylácia znižuje viskozitu škrobu, takže rozdiel viskozity medzi HPMC a HPS v zlúčenine je zúžený, čo vedie k tvorbe homogénnejšej zlúčeniny a minimálna hodnota rozdielu viskozity medzi týmito dvom Teplotná oblasť.

2. inovačné body

1. Navrhnite a konštruujte systém zlúčenín HPMC/HPS Cold a Hot Fázový zlúčenina a systematicky študujte jedinečné reologické vlastnosti tohto systému, najmä koncentráciu roztoku zlúčeniny, zlúčeniny, teploty a chemickej modifikácie komponentov. Ďalej sa študovali zákony o vplyve reologických vlastností, gélových vlastností a kompatibility zloženého systému a fázová morfológia a fázový prechod zlúčeného systému sa ďalej študoval v kombinácii s pozorovaním optického mikroskopu za farbenie jódu a mikroorfologickým mikroskopom a mikroorfologický Štruktúra zloženého systému bola ustanovená Vzťah vlastností vlastností vlastností. Prvýkrát sa model Arrhenius použil na prispôsobenie sa zákonu o gélovom formovaní zložených gélov na studenú a horúcu fázu v rôznych teplotných rozsahoch.

2. Fázové rozdelenie, fázový prechod a kompatibilita kompozitného systému HPMC/HPS boli pozorované technológiou analýzy optickej mikroskopu Jódu a technológia transparentnosti a mechanických vlastností sa vytvorila kombináciou optických vlastností a mechanických vlastností kompozitných filmov. Vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami, ako je morfológia fázovej fázy a morfológia koncentrácie-mechanických vlastností vo fáze. Je to prvýkrát, keď priamo pozoruje zákon o zmene fázovej morfológie tohto zlúčeniny s pomerom zloženia, teplotou a koncentráciou, najmä podmienok fázového prechodu a účinku fázového prechodu na vlastnosti zlúčeného systému.

3. Kryštalická štruktúra a amorfná štruktúra kompozitných membrán s rôznymi HPS hydroxypropylovými stupňami sa študovali pomocou SAXS a gélové mechanizmus a vplyv kompozitných gélov boli diskutované v kombinácii s reologickými výsledkami a makroskopickými vlastnosťami, ako je napríklad permeabilita kyslíkovej permeistity kompozitných membrán. Faktory a zákony, ktoré sa prvýkrát zistilo, že viskozita kompozitného systému súvisí s hustotou samoobslužnej štruktúry v kompozitnej membráne a priamo určuje makroskopické vlastnosti, ako je permeabilita kyslíka a mechanické vlastnosti kompozitu membrána a vytvára reologické vlastnosti-mikroštruktúrne vzťah medzi materiálovými vlastnosťami.

3. Outlook

V posledných rokoch sa vývoj bezpečných a jedlých materiálov na obal potravín s použitím obnoviteľných prírodných polymérov, pretože suroviny sa stal výskumným hotspotom v oblasti obalov potravín. V tomto článku sa ako hlavná surovina používa prírodný polysacharid. Zložením HPMC a HPS sa znížia náklady na suroviny, zlepšuje sa výkonnosť HPMC pri nízkej teplote a zlepši sa výkonnosť kyslíkovej bariéry kompozitnej membrány. Prostredníctvom kombinácie reologickej analýzy, analýzy optického mikroskopu jódu a kompozitnej filmu mikroštruktúra a komplexnej analýzy výkonnosti sa študovala fázová morfológia, fázový prechod, fázová separácia a kompatibilita kompozitného kompozitného kompozitného systému gélovej fázy v chladnej fáze. Bol zavedený vzťah medzi mikroštruktúrou a makroskopickými vlastnosťami kompozitného systému. Podľa vzťahu medzi makroskopickými vlastnosťami a mikromorfologickou štruktúrou kompozitného systému HPMC/HPS je možné na reguláciu kompozitného materiálu riadiť fázovú štruktúru a kompatibilitu kompozitného systému. Výskum v tomto dokumente má dôležitý hlavný význam pre skutočný výrobný proces; Diskutuje sa o mechanizme formovania, ktoré ovplyvňujú faktory a zákony studených a horúcich inverzných gélov, čo je podobný kompozitný systém studených a horúcich inverzných gélov. Výskum tohto článku poskytuje teoretický model na poskytovanie teoretického usmernenia pre vývoj a aplikáciu špeciálnych inteligentných materiálov kontrolovaných teplotou. Výsledky výskumu tohto článku majú dobrú teoretickú hodnotu. Výskum tohto článku zahŕňa priesečník potravín, materiálu, gélu a zloženia a iných disciplín. Vzhľadom na obmedzenie času a výskumných metód má výskum tejto témy stále veľa nedokončených bodov, ktoré sa dajú prehĺbiť a vylepšiť z nasledujúcich aspektov. Rozšíriť:

Teoretické aspekty:

1. Na preskúmanie účinkov rôznych pomerov vetvy reťazca, molekulových hmotností a odrôd HPS na reologické vlastnosti, membránové vlastnosti, fázovú morfológiu a kompatibilitu zlúčeného systému a na preskúmanie zákona o jeho vplyve na mechanizmus tvorby gélu v zlúčenín systém.
2. Preskúmajte účinky stupňa substitúcie HPMC hydroxypropylovej substitúcie, stupňa substitúcie metoxylovej substitúcie, molekulovej hmotnosti a zdroja na reologické vlastnosti, gélové vlastnosti, membránové vlastnosti a kompatibilitu systému v zloženom systéme a analyzujte účinok chemickej modifikácie HPMC na kondenzáciu zlúčeniny. Vplyv mechanizmu pravidla tvorby gélu.
3. Študoval sa vplyv soli, pH, plastifikátora, zosieťovacieho činidla, antibakteriálneho činidla a ďalších zložených systémov na reologické vlastnosti, gélové vlastnosti, membránovú štruktúru a vlastnosti a ich zákony.

Aplikácia:

1. Optimalizujte vzorec pre balenie Aplikácie korených balíčkov, zeleninových balíkov a pevných polievok a študovať účinok konzervácie korenia, zeleniny a polievok počas obdobia skladovania, mechanických vlastností materiálov a zmien vo výkone produktu, keď sú vystavené vonkajším silám a rozpustnosť vo vode a hygienický index materiálu. Môže sa tiež aplikovať na granulované potraviny, ako je káva a mliečny čaj, ako aj jedlé balenie koláčov, syrov, dezertov a iných potravín.
2. Optimalizujte návrh vzorca na aplikáciu botanických liečivých kapsúl rastlín, ďalej študujte podmienky spracovania a optimálny výber pomocných látok a pripravte výrobky z dutých kapsúl. Testovali sa fyzikálne a chemické ukazovatele, ako je drobnosť, čas dezintegrácie, obsah ťažkých kovov a mikrobiálny obsah.
3. Pre aplikáciu ovocia a zeleniny, mäsových výrobkov atď. Podľa rôznych spôsobov spracovania, namáčania a maľovania, vyberte príslušný vzorec a študujte zhnitý rýchlosť ovocia, stratu vlhkosti, spotreba živín, tvrdosť v tvrdosti, vyberte príslušný vzorec, vyberte príslušný vzorec a študujte zhnitý rýchlosť ovocia, stratu vlhkosti, spotreba živín, tvrdosť živín, tvrdosť zeleniny po balení počas obdobia skladovania, lesku a chuti a ďalších ukazovateľov; Farba, pH, hodnota TVB-N, kyselina tiobarbiturová a počet mikroorganizmov mäsových výrobkov po balení.