Reologija in združljivost kompleksa HPMC/HPS

Reologija in združljivostHPMC/HPSKompleksno

Ključne besede: hidroksipropil metilceluloza; hidroksipropil škrob; reološke lastnosti; združljivost; kemična modifikacija.

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polisaharidni polimer, ki se običajno uporablja pri pripravi užitnih filmov. Široko se uporablja na področju hrane in medicine. Film ima dobro preglednost, mehanske lastnosti in lastnosti oljne pregrade. Vendar je HPMC toplotno induciran gel, kar vodi do njene slabe zmogljivosti obdelave pri nizki temperaturi in visoki porabi energije; Poleg tega njegova draga cena surovin omejuje široko uporabo, vključno s farmacevtskim poljem. Hidroksipropilni škrob (HPS) je užitni material, ki se pogosto uporablja na področju hrane in medicine. Ima široko paleto virov in nizko ceno. To je idealen material za zmanjšanje stroškov HPMC. Poleg tega lahko lastnosti hladnega gela HPS uravnotežijo viskoznost in druge reološke lastnosti HPMC. , za izboljšanje svoje zmogljivosti obdelave pri nizki temperaturi. Poleg tega ima HPS Edible Film odlične lastnosti kisikove pregrade, tako da lahko znatno izboljša lastnosti kisikovega pregrade HPMC užitnega filma.

HPS smo dodali v HPMC za spojino in zgradili HPMC/HPS hladni in vroče površinsko fazno gelsko spojino. Razpravljali smo o vplivu zakona o lastnostih, razpravljali smo o mehanizmu interakcije med HPS in HPMC v raztopini, združljivosti in fazni prehod sestavljenega sistema ter vzpostavili razmerje med reološkimi lastnostmi in strukturo sestavljenega sistema. Rezultati kažejo, da ima sestavljeni sistem kritično koncentracijo (8%), pod kritično koncentracijo, HPMC in HPS obstajajo v neodvisnih molekularnih verigah in faznih regijah; Nad kritično koncentracijo se v raztopini tvori faza HPS kot gel središče, mikrogelna struktura, ki je povezana s prepletanjem molekularnih verig HPMC, ima vedenje, podobno kot pri polimerni talini. Rheološke lastnosti sestavljenega sistema in raztežje sestavljenega stanja ustrezata logaritmičnemu pravilu vsote in kažeta določeno stopnjo pozitivnega in negativnega odstopanja, kar kaže, da imata obe komponenti dobro združljivost. Sestavljeni sistem je neprekinjena faza faza "morska otoška" struktura pri nizki temperaturi, neprekinjeni fazni prehod pa se pojavi pri 4: 6 z zmanjšanjem spojine HPMC/HPS.

Embalaža za živila kot pomemben sestavni del živilskih proizvodov lahko prepreči poškodbe in onesnaženje živil zaradi zunanjih dejavnikov v procesu kroženja in skladiščenja ter tako podaljša rok uporabnosti in čas shranjevanja živil. Kot nova vrsta materiala za pakiranje živil, ki je varen in užiten ter ima celo določeno hranilno vrednost, ima užitna folija široke možnosti uporabe pri pakiranju in konzerviranju hrane, hitri hrani in farmacevtskih kapsulah ter je postala žarišče raziskav v trenutni hrani področja, povezana z embalažo.

Kompozitna membrana HPMC/HPS smo pripravili po metodi vlivanja. Združljivost in fazno ločevanje kompozitnega sistema smo nadalje raziskali s skeniranjem elektronske mikroskopije, dinamično termomehansko analizo lastnosti in termogravimetrično analizo ter mehanske lastnosti kompozitne membrane. in prepustnost kisika in druge lastnosti membrane. Rezultati kažejo, da v slikah vseh sestavljenih filmov ni očitnega dvofaznega vmesnika, v rezultatih DMA večine sestavljenih filmov je samo ena steklena prehodna točka, v krivuljah DTG pa se pojavi samo en vrh toplotne razgradnje. večine sestavljenih filmov. HPMC ima določeno združljivost s HPS. Dodajanje HPS k HPMC znatno izboljša lastnosti kisikove pregrade kompozitne membrane. Mehanske lastnosti kompozitne membrane se močno razlikujejo glede na razmerje med spojino in relativno vlažnostjo okolja in predstavljajo križanko, ki lahko zagotovi referenco za optimizacijo izdelkov za različne zahteve uporabe.

Mikroskopsko morfologijo, fazno porazdelitev, fazni prehod in druge mikrostrukture sestavljenega sistema HPMC/HPS smo preučevali s preprosto analizo optičnega mikroskopa z jodom, prosojnost in mehanske lastnosti sestavljenega sistema pa smo preučevali z ultravioletnim spektrofotometrom in mehanskim testerjem. Vzpostavljeno je bilo razmerje med mikroskopsko morfološko strukturo in makroskopsko celovito zmogljivostjo sestavljenega sistema HPMC/HPS. Rezultati kažejo, da je v sestavljenem sistemu veliko število mezofaz, ki ima dobro združljivost. V sestavljenem sistemu je fazna prehodna točka, ta fazna prehodna točka pa ima določeno razmerje spojine in odvisnost od koncentracije raztopine. Najnižja točka prosojnosti sestavljenega sistema je skladna s fazno prehodno točko HPMC iz neprekinjene faze do dispergirane faze in minimalno točko nateznega modula. Young -ov modul in raztezanje ob prelomu sta se zmanjšala s povečanjem koncentracije raztopine, kar je imelo vzročno razmerje s prehodom HPMC iz neprekinjene faze v razpršeno fazo.

A rheometer was used to study the effect of chemical modification of HPS on the rheological properties and gel properties of the HPMC/HPS cold and hot reversed-phase gel compound system. Preučevali so zmogljivosti in fazni prehodi in vzpostavili je razmerje med mikrostrukturo in reološko in gel lastnosti. Rezultati raziskav kažejo, da lahko hidroksipropilacija HPS zmanjša viskoznost sestavljenega sistema pri nizki temperaturi, izboljša pretočnost spojine raztopine in zmanjša pojav strižne redčenja; Hidroksipropilacija HP ​​-jev lahko zoži linearno viskoznost sestavljenega sistema. V elastičnem območju se zmanjša fazni prehod temperature spojinskega sistema HPMC/HPS, trdno podobno vedenju sestavljenega sistema pri nizki temperaturi in tekočnost pri visoki temperaturi pa se izboljša. HPMC in HP -ji tvorijo neprekinjene faze pri nizkih in visokih temperaturah, in ko dispergirane faze določajo reološke lastnosti in gel lastnosti sestavljenega sistema pri visokih in nizkih temperaturah. Tako nenadna sprememba krivulje viskoznosti sestavljenega sistema kot tudi Tan delta v krivulji faktorja izgube se pojavita pri 45 ° C, kar odmeva sočasno fazni pojav, opažen v mikrografih, obarvanih z jodom, pri 45 ° C.

Učinek kemijske modifikacije HPS na kristalno strukturo in mikro-divizijsko strukturo kompozitnega filma smo preučevali s sinhrotronsko sevalno tehnologijo z majhnim kotom rentgenskega sipa sistematično preučeval vpliv sprememb kemijske strukture sestavnih komponent na mikrostrukturo in makroskopske lastnosti sestavljenih sistemov. Rezultati sinhrotronskega sevanja so pokazali, da lahko hidroksipropilacija HPS in izboljšanje združljivosti obeh komponent znatno zavirata prekristalizacijo škroba v membrani in spodbujata tvorbo ohlapnejše samo-podobne strukture v kompozitni membrani. Makroskopske lastnosti, kot so mehanske lastnosti, toplotna stabilnost in prepustnost kisika, kompozitne membrane HPMC/HPS, so tesno povezane z njegovo notranjo kristalno strukturo in amorfno strukturo. Kombinirani učinek obeh učinkov.

Uvod prvega poglavja

Kot pomemben sestavni del živilskega blaga lahko materiali za embalažo hrane zaščitijo hrano pred fizičnimi, kemičnimi in biološkimi poškodbami ter onesnaževanjem med obtokom in skladiščenjem, ohranjajo kakovost same hrane, olajšajo uživanje hrane in zagotavljajo hrano. Dolgoročno skladiščenje in ohranjanje ter daje videz hrane, da bi pritegnili porabo in pridobili vrednost, ki presega materialne stroške [1-4]. Kot nova vrsta materiala za embalažo hrane, ki je varna in užitna, in ima celo določeno prehransko vrednost, ima užitni film široke možnosti uporabe pri embalaži in ohranjanju hrane, hitrih in farmacevtskih kapsul in je postal raziskovalna žarišče v trenutni hrani Polja, povezana z embalažo.

Užitni filmi so filmi s porozno omrežno strukturo, ki jih običajno dobimo s predelavo naravnih užitnih polimerov. Številni naravni polimeri imajo v naravi lastnosti gela, njihove vodne raztopine pa lahko tvorijo hidrogele v določenih pogojih, kot so nekateri naravni polisaharidi, beljakovine, lipidi itd. Naravni konstrukcijski polisaharidi, kot sta škrob in celuloza, so lahko zaradi posebne molekularne strukture vijačnice z dolgo verigo in stabilne kemijske lastnosti primerni za dolgoročna in različna skladiščna okolja in so bili široko raziskani kot užitni materiali, ki tvorijo film. Užitni filmi, narejeni iz enega samega polisaharida, imajo pogosto določene omejitve v uspešnosti. Zato za odpravo omejitev enojnih polisaharidnih užitnih filmov pridobite posebne lastnosti ali razvijejo nove funkcije, znižajo cene izdelkov in razširijo njihove aplikacije, običajno se uporabljata dve vrsti polisaharidov. Ali zgornji naravni polisaharidi so sestavljeni za dosego učinka komplementarnih lastnosti. Vendar pa je zaradi razlike v molekularni strukturi med različnimi polimeri določena konformacijska entropija, večina polimernih kompleksov pa je delno združljiva ali nezdružljiva. Fazna morfologija in združljivost polimernega kompleksa bosta določila lastnosti sestavljenega materiala. Deformacija in zgodovina pretoka med obdelavo pomembno vplivata na strukturo. Zato se preučujejo makroskopske lastnosti, kot so reološke lastnosti sistema polimernega kompleksa. Medsebojna povezanost med mikroskopskimi morfološkimi strukturami, kot sta fazna morfologija in združljivost, je pomembna za uravnavanje zmogljivosti, analize in spreminjanja kompozitnih materialov, tehnologije obdelave, vodenja oblikovanja formule in oblikovanja strojev za obdelavo ter ocenjevanjem proizvodnje. Učinkovitost obdelave izdelka ter razvoj in uporaba novih polimernih materialov sta zelo pomembna.

V tem poglavju sta podrobno pregledana status raziskave in napredek uporabe užitnih filmskih gradiv; raziskovalna situacija naravnih hidrogelov; namen in metoda polimernega sestavljanja ter raziskovalni napredek polisaharidnega sestavljanja; metoda reološke raziskave sistema sestavljanja; Analizirajo se in razpravljajo o reoloških lastnostih in modelni konstrukciji sistema hladnega in vročega povratnega gela ter pomena raziskave, namenu raziskovanja in raziskav te vsebnosti prispevka.

1.1 užitni film

Užitni film se nanaša na dodajanje mehčalcev in navzkrižnih vezal, ki temeljijo na naravnih užitnih snovi (kot so strukturni polisaharidi, lipidi, beljakovine), z različnimi medmolekularnimi interakcijami, z sestavljanjem, ogrevanjem, premazom, sušenjem itd. struktura, ki nastane z zdravljenjem. Zagotovi lahko različne funkcije, kot so izbrane lastnosti pregrade za plin, vlago, vsebino in zunanje škodljive snovi, da bi izboljšali senzorično kakovost in notranjo strukturo hrane ter podaljšali obdobje skladiščenja ali rok trajanja prehranskih izdelkov.

1.1.1 Zgodovina razvoja užitnih folij

Razvoj užitnega filma je mogoče zaslediti do 12. in 13. stoletja. Kitajci so takrat uporabili preprost način voskanja za premazovanje citrusov in limon, kar je učinkovito zmanjšalo izgubo vode v sadju in zelenjavi, tako da so sadje in zelenjava ohranili svoj prvotni sijaj in s tem podaljšali pravni čas sadja in sadja in sadja in sadja in sadja in sadja. zelenjava, vendar pretirano zavira aerobno dihanje sadja in zelenjave, kar ima za posledico fermentacijsko poslabšanje sadja. V 15. stoletju so Azijci že začeli snemati užitni film iz sojinega mleka in ga uporabili za zaščito hrane in povečanje pojava hrane [20]. V 16. stoletju so Britanci uporabili maščobe za premazovanje površin hrane, da bi zmanjšali izgubo vlage hrane. V 19. stoletju je bila saharoza prvič uporabljena kot užitna prevleka na oreščkih, mandljih in lešnikih, da bi preprečila oksidacijo in rancidnost med skladiščenjem. V 1830-ih so se za sadove, kot so jabolka in hruške, pojavili komercialni parafinski filmi v vroči talini. Konec 19. stoletja se želatinski filmi razpršijo na površini mesnih izdelkov in drugih živil za ohranjanje hrane. V zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja je bil vosek Carnauba itd. Izdelano v emulziji oljne vode za prevleko in ohranjanje svežega sadja in zelenjave. V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja so se začele razvijati raziskave užitnih filmov, ki so bili uporabljeni na mesnih izdelkih, in najbolj obsežen in uspešen primer so proizvodi klistir, ki se predelajo iz živali v majhnih črevesjih v ohišje.

Od petdesetih let prejšnjega stoletja lahko rečemo, da je koncept užitnega filma res predlagan. Od takrat je veliko raziskovalcev razvilo veliko zanimanje za užitne filme. Leta 1991 je Nispere uporabil karboksimetil celulozo (CMC) na prevleko in ohranjanje banan in drugega sadja, sadje se je zmanjšalo, izguba klorofila pa je bila zavlečena. Park et al. Leta 1994 so poročali o učinkoviti pregradni lastnosti Zein proteinskega filma na O2 in CO2, kar je izboljšalo izgubo vode, vedenje in razbarvanje paradižnika. Leta 1995 je Lourdin uporabil razredčeno alkalno raztopino za zdravljenje škroba in dodal glicerin, da je premaknil jagode za svežino, kar je zmanjšalo hitrost izgube vode jagod in zapoznelo kvarjenje. Baberjee je leta 1996 izboljšala užitne lastnosti filma z mikro-likvifakcijo in ultrazvočno obdelavo tekočine, ki tvori film, tako da se je velikost delcev filmske tekočine znatno zmanjšala in izboljšala homogeno stabilnost emulzije. Leta 1998 sta Padegett in sod. Dodali lizocim ali nisin v sojini beljakovinski užitni film in ga uporabili za zavijanje hrane ter ugotovili, da je rast mlečnokislih bakterij v hrani učinkovito zavirala [30]. Leta 1999 sta Yin Qinghong in sod. Uporabil je čebelji vosek za izdelavo filmskega sredstva za ohranitev in shranjevanje jabolk in drugega sadja, kar bi lahko zaviralo dihanje, preprečilo krčenje in izgubo teže ter zaviralo mikrobno invazijo.

Dolga leta so koruzne čaše za embalažo za sladoled, brezglutenski riževi papir za embalažo s sladkarijami in kože tofu za mesne jedi tipična embalaža. Toda komercialne aplikacije užitnih filmov leta 1967 praktično ne obstajajo, celo ohranjanje sadja z voskom pa je imelo zelo omejeno komercialno uporabo. Do leta 1986 je nekaj podjetij začelo zagotavljati užitne filmske izdelke, do leta 1996 Letni prihodki v višini več kot 100 milijonov ameriških dolarjev.

1.1.2 Značilnosti in vrste jedilnih folij

Po ustreznih raziskavah ima užitni film naslednje izjemne prednosti: užitni film lahko prepreči upad in poslabšanje kakovosti hrane, ki jo povzroči medsebojna migracija različnih prehranskih snovi; Nekatere jedilne filmske komponente imajo posebno prehransko vrednost in funkcijo zdravstvene oskrbe; užitni film ima izbirne pregradne lastnosti do CO2, O2 in drugih plinov; Užitni film se lahko uporablja za mikrovalovno pečico, peko, ocvrto hrano in medicinsko film in prevleko; užitni film se lahko uporablja kot antioksidanti in konzervansi ter drugi prevozniki, s čimer podaljša rok uporabnosti hrane; Užitni film se lahko uporablja kot nosilca za barvila in prehranske utrdbe itd. Za izboljšanje kakovosti hrane in izboljšanje senzoričnih lastnosti hrane; Užitni film je varen in užiten in ga lahko zaužijemo skupaj s hrano; Užitni embalažni filmi se lahko uporabijo za embalažo majhnih količin ali enot hrane in tvorijo večplastno kompozitno embalažo s tradicionalnimi embalažnimi materiali, kar izboljša celotno pregrado embalažnih materialov.

Razlog, zakaj imajo užitni embalažni filmi zgornje funkcionalne lastnosti, temelji predvsem na tvorbi določene tridimenzionalne omrežne strukture v sebi, s čimer kažejo določene trdnosti in lastnosti pregrade. Na funkcionalne lastnosti užitnega embalažnega filma pomembno vplivajo lastnosti njegovih komponent, na stopnjo notranjega prekrižanja polimerov, enakomernost in gostoto omrežne strukture pa vplivajo tudi različni procesi, ki tvorijo film. V uspešnosti obstajajo očitne razlike [15, 35]. Užitni filmi imajo tudi nekatere druge lastnosti, kot so topnost, barva, preglednost itd. Ustrezne materiale za užitno filmsko embalažo je mogoče izbrati glede na različna uporaba in razlike v objektih izdelka, ki jih je treba pakirati.

Glede na način oblikovanja jedilnega filma ga lahko razdelimo na filme in premaze: (1) Vnaprej pripravljeni neodvisni filmi se običajno imenujejo filmi. (2) Tanka plast, ki nastane na površini hrane s pomočjo prevleke, potapljanja in škropljenja, se imenuje prevleka. Folije se večinoma uporabljajo za živila z različnimi sestavinami, ki jih je treba posamično zapakirati (kot so zavitki začimb in olja v pripravljenih živilih), živila z isto sestavino, ki jih je treba zapakirati ločeno (kot so majhni zavojčki kave, mleka v prahu, itd.) in zdravil ali izdelkov za zdravstveno nego. Kapsulski material; premaz se uporablja predvsem za konzerviranje sveže hrane, kot so sadje in zelenjava, mesni izdelki, premazovanje zdravil in sestavljanje mikrokapsul z nadzorovanim sproščanjem.

Glede na materiale, ki tvorijo film, užitno embalažno folijo lahko razdelimo na: polisaharidno užitno folijo, beljakovinsko užitno folijo, lipidno užitno folijo, mikrobno užitno folijo in kompozitno užitno folijo.

1.1.3 Uporaba užitne folije

Kot nova vrsta embalažnega materiala za hrano, ki je varen in užiten, in ima celo določeno prehransko vrednost, se užitni film pogosto uporablja v industriji embalaže za prehrano, farmacevtskem polju, skladišču in ohranjanju sadja in zelenjave, predelavi in ​​konzerviranju mesa in vodnih izdelkov, proizvodnja hitre hrane in proizvodnja olja. Ima široke možnosti uporabe pri ohranjanju živil, kot so ocvrti pečeni bomboni.

1.1.3.1 Uporaba v embalaži živil

Raztopina za oblikovanje filma je zajeta na hrani, ki jo je treba pakirati z brizganjem, ščetkanjem, potapljanjem itd. ; znatno zmanjša zunanjo plast hrane Kompleksnost komponent plastične embalaže olajša njegovo recikliranje in predelavo ter zmanjša onesnaževanje okolja; Uporablja se za ločeno embalažo nekaterih komponent večkomponentnih kompleksnih živil, da se zmanjša medsebojna migracija med različnimi komponentami in s tem zmanjša onesnaževanje na okolje. Zmanjšajte pokvarjenost hrane ali upad kakovosti hrane. Užitni film je neposredno predelan v embalažni papir ali embalažne vrečke za embalažo s hrano, ki ne dosega le varnosti, čistoče in udobja, ampak tudi zmanjšuje pritisk belega onesnaževanja na okolje.

Uporaba koruze, soje in pšenice kot glavnih surovin je mogoče pripraviti in uporabljati papirne žitne filme za pakiranje klobas in drugih živil. Po uporabi, tudi če jih zavržemo v naravnem okolju, so biološko razgradljive in jih je mogoče spremeniti v gnojila za tla, da bi izboljšali tla. . Z uporabo škroba, hitozana in fižola kot glavnih materialov lahko pripravite užitni ovojni papir za pakiranje hitre hrane, kot so rezanci s hitro hrano in pomfrit, ki so priročni, varni in zelo priljubljeni; Trdne juhe, ki se uporablja za začimba, embalaža udobnih živil, kot so surovine, ki jih je mogoče neposredno kuhati v loncu, ko se uporablja, lahko prepreči onesnaženje s hrano, poveča prehrano hrane in olajša čiščenje. Posušeni avokado, krompir in pokvarjen riž se fermentirajo in pretvorijo v polisaharide, ki jih lahko uporabimo za pripravo novih užitnih notranjih embalažnih materialov, ki so brezbarvni in prozorni, imajo dobre lastnosti kisikove pregrade in mehanske lastnosti in se uporabljajo za embalažo mlečnega praška , solatno olje in drugi izdelki [19]. Za vojaško hrano po uporabi izdelka se v okolju zavrže tradicionalni plastični embalažni material in postane označevalec za sledenje sovražnika, kar je enostavno razkriti, kje se nahaja. V večkomponentni posebni hrani, kot so pica, pecivo, kečap, sladoled, jogurt, torte in sladice, plastičnih embalažnih materialov ni mogoče neposredno dodati za uporabo, užitni embalažni film Migracija okusnih snovi izboljša kakovost in estetiko [21]. Užitni embalažni film se lahko uporablja pri mikrovalovni predelavi hrane sistema testo. Mesni izdelki, zelenjava, sir in sadje so pred pakiranjem z brizganjem, potapljanjem ali ščetkanjem itd. Zamrznjeni in shranjeni in jih je treba samo mikrovalo za uživanje.

Čeprav je na voljo malo komercialnih jedilnih embalažnih papirjev in vrečk, je bilo pri formulaciji in uporabi potencialnih jedilnih embalažnih materialov registriranih veliko patentov. Francoski regulativni organi za hrano so odobrili industrializirano užitno embalažno torbo z imenom "Solupan", ki je sestavljena iz hidroksipropil metilceluloze, škroba in natrijevega sorbata, in je komercialno na voljo.

Želatina, celulozni derivati, škrob in užitni dlesni se lahko uporabijo za pripravo mehkih in trdih kapsulskih lupin zdravil in zdravstvenih izdelkov, ki lahko učinkovito zagotovijo učinkovitost zdravil in zdravstvenih izdelkov ter so varni in užitni; Nekatera zdravila imajo intenziven grenki okus, ki ga težko uporabljajo bolniki. Sprejeti, užitni filmi se lahko uporabijo kot prevleke za maso okusa za taka zdravila; Nekateri enterični polimerni polimeri se ne raztopijo v okolju želodca (pH 1,2), ampak so topni v črevesnem (pH 6,8) okolju in jih je mogoče uporabiti v črevesnem nanosu z zdravili za trajno sproščanje; Lahko se uporablja tudi kot nosilec za ciljno zdravila.

Blanco-Fernandez in sod. Pripravil je hitozanski acetilirani monogliceridni kompozitni film in ga uporabil za trajno sproščanje antioksidantne aktivnosti vitamina E, učinek pa je bil izjemen. Dolgoročni antioksidantni embalažni materiali. Zhang et al. Zmešan škrob z želatino, dodal polietilen glikol mehčalec in uporabil tradicionalno. Votle trde kapsule smo pripravili s postopkom potapljanja sestavljenega filma, proučevali pa so bile prosojnosti, mehanske lastnosti, hidrofilne lastnosti in fazno morfologijo sestavljenega filma. Dober kapsulski material [52]. Lal et al. Kafirin je naredil v užiten premaz za enterično prevleko paracetamolskih kapsul in preučil mehanske lastnosti, toplotne lastnosti, pregradne lastnosti in lastnosti sproščanja zdravil užitnega filma. Rezultati so pokazali, da prevleka sirka različnih trdih kapsul gliadinskega filma v trebuhu ni bila porušena, ampak je zdravilo v črevesju sprostila pri pH 6,8. Paik in sod. Pripravljeni hpmc ftalatni delci, prevlečeni z indometacinom, in razpršili užitno folijsko tekočino, ki tvori HPMC na površini delcev zdravila, in preučevali hitrost zaprtja zdravil, povprečno velikost delcev delcev, užitni film je pokazal, da je bil HPMCN-prevlečen Peroralno zdravilo Indometacin bi lahko doseglo namen prikrivanja grenkega okusa zdravila in ciljanje na dajanje zdravil. Oladzadabbasabadi in sod. mešani spremenjeni sago škrob z karageenanom za pripravo užitnega sestavljenega filma kot nadomestek tradicionalnih želatinskih kapsul in preučeval njeno kinetiko sušenja, termomehanske lastnosti, fizikalno -kemijske lastnosti in pregradne lastnosti, rezultati kažejo, da ima sestavljeni užitni film podobne lastnosti gelatine in lahko gelatine in lahko se uporablja pri proizvodnji farmacevtskih kapsul.

1.1.3.3 Uporaba pri konzerviranju sadja in zelenjave

V svežem sadju in zelenjavi po nabiranju se biokemične reakcije in dihanje še vedno močno dogajajo, kar bo pospešilo poškodbe sadja in zelenjave tkiva, enostavno pa je povzročiti izgubo vlage v sadju in zelenjavi pri sobni temperaturi, kar ima za posledico, da je izguba vlage pri sobni temperaturi, kar ima za posledico, da izgubijo vlago pri sobni temperaturi Kakovost notranjih tkiv in senzoričnih lastnosti sadja in zelenjave. upad. Zato je ohranjanje postalo najpomembnejše vprašanje pri shranjevanju in prevozu sadja in zelenjave; Tradicionalne metode ohranjanja imajo slab učinek in visoke stroške. Ohranjanje sadja in zelenjave je trenutno najučinkovitejša metoda pri ohranjanju sobne temperature. Na površini sadja in zelenjave je prevlečena z užitnim filmom, kar lahko učinkovito prepreči invazijo mikroorganizmov, zmanjša dihanje, izgubo vode in izgubo hranil sadnih in zelenjavnih tkiv, zavleče fiziološko staranje sadnih in rastlinskih tkiv, in hranite sadna in zelenjavna tkiva prvotna debela in gladka. Sijajni videz, da bi dosegli namen ohranjanja svežega in podaljšanja obdobja skladiščenja. Američani uporabljajo acetil monoglicerid in sir, ki ga izvlečejo iz rastlinskega olja kot glavne surovine za pripravo užitnega filma, in ga uporabljajo za rezanje sadja in zelenjave, da ohranijo sveže, preprečijo dehidracijo, rjavenje in vdor mikroorganizmov, tako da ga je mogoče vzdrževati za a dolgo časa. Sveže stanje. Japonska uporablja odpadno svilo kot surovino za pripravo krompirjevega svežega filma, ki lahko doseže svež učinek, ki je primerljiv z učinkom hladilnika. Američani uporabljajo rastlinsko olje in sadje kot glavne surovine za izdelavo tekočine za prevleko in ohranijo rezano sadje sveže in ugotovijo, da je učinek ohranjanja dober.

Marquez et al. kot surovine uporabili sirotkine beljakovine in pektin, za pripravi sestavljenega užitnega filma, ki je bil uporabljen za premazovanje sveže rezanih jabolk, paradižnika in korenja, kar lahko znatno zmanjša stopnjo izgube teže kot petaminazo. , zavirajo rast mikroorganizmov na površini sveže rezanega sadja in zelenjave ter podaljšajo rok trajanja na predpostavki ohranjanja okusa in okusa svežega rezanega sadja in zelenjave. Shi Lei in sod. Obloženo rdeč globus grozdje s hitozanskim užitnim filmom, ki bi lahko zmanjšal izgubo teže in gnilobo grozdja, ohranil barvo in svetlost grozdja ter odložil razgradnjo topnih trdnih snovi. Z uporabo kitozana, natrijevega alginata, natrijevega karboksimetilceluloze in poliakrilata kot surovin, Liu et al. Pripravljeni užitni filmi z večplastnim premazom za sveže vodenje sadja in zelenjave ter preučevali njihovo morfologijo, topnost vode itd. Rezultati so pokazali, da ima natrijev karboksimetil celuloza-kitozan-glicerol kompozitni film najboljši učinek. Sun Qingshen et al. preučeval sestavljen film izolata sojine beljakovine, ki se uporablja za ohranjanje jagod, kar lahko znatno zmanjša transpiracijo jagod, zavira njihovo dihanje in zmanjša hitrost gnilega sadja. Ferreira in sod. Za pripravo kompozitnega užitnega filma, ki je uporabil sadni in zelenjavni ostanek v prahu in krompirjevi lupini, je preučeval topnost vode in mehanske lastnosti sestavljenega filma ter uporabil metodo prevleke za ohranjanje glog. Rezultati so pokazali, da se je rok trajanja glog podaljšalo. 50%se je stopnja izgube teže zmanjšala za 30-57%, organska kislina in vlaga pa se nista bistveno spremenila. Fu Xiaowei in sod. preučevali ohranjanje sveže paprike s hitozanskim užitnim filmom, rezultati pa so pokazali, da lahko znatno zmanjša intenzivnost dihanja sveže paprike med skladiščenjem in odloži staranje paprike. Navarro-Tarazaga in sod. Za ohranitev sliv je bil uporabljen HPMC užitni film, spremenjen s čebeljim voskom. Rezultati so pokazali, da bi čebelji vosek lahko izboljšal lastnosti kisika in vlage ter mehanske lastnosti filmov HPMC. Hitrost izgube teže sliv se je znatno zmanjšala, izboljšala se je mehčanje in krvavitev sadja med skladiščenjem, obdobje skladiščenja sliv pa se je podaljšalo. Tang Liinying et al. Uporabljala je raztopino alkalij v modifikaciji škroba, pripravila užitni embalažni film in preučevala njene lastnosti filma; Hkrati lahko uporaba svoje folije za oblikovanje manga za svežino učinkovito zmanjša dihanje, da lahko prepreči pojav rjavenja med skladiščenjem, zmanjša hitrost izgube teže in podaljša obdobje skladiščenja.

1.1.3.4 Uporaba pri predelavi in ​​ohranjanju mesnih izdelkov

Mesne izdelke z bogatimi hranili in visoko vodo aktivnosti zlahka napadejo mikroorganizmi v procesu predelave, prevoza, skladiščenja in porabe, kar ima za posledico zatemnitev barvne in maščobne oksidacije ter drugega kvarjenja. Da bi podaljšali obdobje skladiščenja in rok trajanja mesnih izdelkov, je treba poskusiti zavirati aktivnost encimov v mesnih izdelkih in invazijo mikroorganizmov na površini ter preprečiti poslabšanje barve in vonja, ki ga povzroča oksidacija maščob. Trenutno je ohranitev užitnega filma ena izmed običajnih metod, ki se pogosto uporablja pri ohranjanju mesa doma in v tujini. Če ga primerjamo s tradicionalno metodo, je ugotovljeno, da so se invazija na zunanje mikroorganizme, oksidativna rancidnost maščob in izguba soka znatno izboljšala pri mesnih izdelkih, pakiranih v užitnem filmu, in kakovost mesnih izdelkov se je znatno izboljšala. Rok trajanja je podaljšano.

Raziskava užitnega filma mesnih izdelkov se je začela v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja, najuspešnejši primer aplikacije pa je bil kolagenski užitni film, ki se pogosto uporablja pri proizvodnji in predelavi klobas. Emiroglu et al. Dodano sezamovo olje v sojini beljakovinski užitni film, da bi ustvaril antibakterijski film, in preučil svoj antibakterijski učinek na zamrznjeno govedino. Rezultati so pokazali, da lahko antibakterijski film znatno zavira razmnoževanje in rast Staphylococcus aureus. Wook et al. Pripravil je užitni film Proanthocianidin in ga uporabil za premazovanje hladilne svinjine za svežino. Raziskali so barvo, pH, vrednost TVB-N, tiobarbiturno kislino in mikrobno število svinjskih odborov po shranjevanju 14 dni. Rezultati so pokazali, da lahko užitni film proantocianidinov učinkovito zmanjša nastanek tiobarbiturne kisline, prepreči pokvarjenost maščobnih kislin, zmanjša invazijo in razmnoževanje mikroorganizmov na površini mesnih izdelkov, izboljša kakovost mesnih izdelkov in podaljša obdobje skladiščenja in obdobje skladiščenja rok trajanja. Jiang Shaotong in sod. Dodali čajne polifenole in allicin v sestavljeno membransko raztopino škroba-natrijevega alginata in jih uporabili za ohranitev svežine ohlajene svinjine, ki jo je mogoče shraniti pri 0-4 ° C več kot 19 dni. Cartagena in sod. poročali o antibakterijskem učinku kolagenskega užitnega filma, dodanega z nisinskim protimikrobnim sredstvom pri ohranjanju svinjskih rezin, kar kaže na to, da lahko kolagenski užitni film zmanjša selitev vlage hladilnih rezin svinjske vrednosti, odloži meso in doda 2 kolageni film z % Nisin je imel najboljši učinek ohranjanja. Wang Rui in sod. preučevali spremembe natrijevega alginata, hitozana in karboksimetil vlaken s primerjalno analizo pH, hlapnega baznega dušika, pordelosti in skupnega števila kolonij govejega mesa v 16 dneh po skladišču. Tri vrste užitnih filmov natrijevega vitamina so bile uporabljene za ohranjanje svežine ohlajenega govejega mesa. Rezultati so pokazali, da ima užitni film natrijevega alginata idealen učinek ohranjanja svežine. Caprioli in sod. Zavita kuhana purana prsi z užitnim filmom natrijevega ohišja in jo nato hladila pri 4 ° C. Študije so pokazale, da lahko natrijev kazeritni užitni film med hlajenjem upočasni purano meso. rancidnosti.

1.1.3.5 Uporaba pri konzerviranju vodnih proizvodov

Kakovostni upad vodnih izdelkov se kaže predvsem pri zmanjševanju proste vlage, poslabšanju okusa in poslabšanju teksture vodnih izdelkov. The decomposition of aquatic products, oxidation, denaturation and dry consumption caused by microbial invasion are all important factors affecting the shelf life of aquatic products . Frozen storage is a common method for the preservation of aquatic products, but there will also be a certain degree of quality degradation in the process, which is especially serious for freshwater fish.

Ohranjanje užitnih filmov vodnih izdelkov se je začelo v poznih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja in se zdaj široko uporablja. Užitni film lahko učinkovito ohrani zamrznjene vodne izdelke, zmanjša izgubo vode in ga lahko kombiniramo tudi z antioksidanti, da se prepreči oksidacija maščob in s tem doseže namen podaljšanja roka uporabnosti in roka uporabnosti. Meenatchisundaram et al. Pripravil je kompozitni užitni film na osnovi škroba z uporabo škroba kot matrico in dodal začimbe, kot sta klinček in cimet, in ga uporabil za ohranitev belih kozic. Rezultati so pokazali, da lahko užitni škrobni film učinkovito zavira rast mikroorganizmov, upočasni oksidacijo maščob, podaljša rok uporabe hladilnih belih kozic pri 10 ° C in 4 ° C, ki je bil dolga 14 oziroma 12 dni. Cheng Yuanyuan in drugi so preučevali konzervans v pullanski raztopini in izvedli sladkovodne ribe. Ohranjanje lahko učinkovito zavira rast mikroorganizmov, upočasni oksidacijo ribjih beljakovin in maščob ter ima odličen učinek ohranjanja. Yunus in sod. coated rainbow trout with a gelatin edible film to which bay leaf essential oil was added, and studied the effect of refrigerated preservation at 4 °C. Rezultati so pokazali, da je želatinski užitni film učinkovit pri ohranjanju kakovosti mavrične postrvi do 22 dni. Dolgo časa. Wang Siwei et al. Kot glavne materiale so uporabili natrijev alginat, hitozan in CMC, dodali stearinsko kislino za pripravo užitne filmske tekočine in jo uporabili za premazovanje Penaeus vanamei za svežino. Študija je pokazala, da ima sestavljeni film CMC in hitozana tekočina dober učinek ohranjanja in lahko podaljša rok trajanja za približno 2 dni. Yang Shengping in drugi so za hlajenje in ohranjanje svežega lasnice uporabili hitozan-tealijski užitni film, ki lahko učinkovito zavira reprodukcijo bakterij na površini frizure, odloži nastanek hlapne klorovodiko približno 12 dni.

1.1.3.6 Uporaba v ocvrti hrani

Globoko ocvrta hrana je splošno priljubljena hrana, ki je pripravljena za uživanje z veliko proizvodnjo. Oviran je s polisaharidnim in beljakovinskim užitnim filmom, ki lahko prepreči spremembo barve hrane med postopkom cvrtja in zmanjša porabo olja. Vnos kisika in vlage [80]. Ocvrta hrana z gellanskimi gumi lahko zmanjša porabo olja za 35%-63%, na primer pri ocvrtih sashimih, lahko zmanjša porabo nafte za 63%; Pri ocvrti krompirjevi čips lahko zmanjša porabo olja za 35%-63%. Zmanjšana poraba goriva za 60%itd. [81].

Singthong in sod. Naredili užitni filmi polisaharidov, kot so natrijev alginat, karboksimetil celuloza in pektin, ki so bili uporabljeni za prevleko ocvrtih banananih trakov, in preučevali hitrost absorpcije olja po ocvrtih. Rezultati so pokazali, da pektin in karboksil ocvrti bananini trakovi, prevlečeni z metilcelulozo, kažejo boljšo senzorično kakovost, med katerimi je fektinski užitni film najboljši vpliv na zmanjšanje absorpcije olja [82]. Holownia et al. Na površini ocvrtih piščančjih filetov prevlečene filme HPMC in MC, da preučijo spremembe porabe olja, vsebnosti brezplačnih maščobnih kislin in barvne vrednosti v oljnem olju. Prednastavitev lahko zmanjša absorpcijo olja in izboljša življenjsko dobo nafte [83]. Sheng Meixiang et al. Izdelali so užitne filme CMC, hitozana in sojinega beljakovinskega izolata, krompirjevega čipsa in jih ocvrli pri visoki temperaturi, da bi preučili absorpcijo olja, vsebnost vode, barvo, vsebnost akrilamida in senzorično kakovost krompirjevih čipov. , Rezultati so pokazali, da je sojini beljakovinski izolatni užitni film pomemben vpliv na zmanjšanje porabe ocvrtega krompirjevega čipsa, hitozanski užitni film pa boljši vpliv na zmanjšanje vsebnosti akrilamida [84]. Salvador et al. Površino ocvrtih obročev lignjev s pšeničnim škrobom, modificiranim koruznim škrobom, dekstrinom in glutenom, kar bi lahko izboljšalo hrustljavost obročev lignjev in zmanjšalo hitrost absorpcije olja [85].

1.1.3.7 Uporaba v pekovskih izdelkih

Užitni film lahko uporabimo kot gladko prevleko za izboljšanje videza pekovskih izdelkov; lahko uporabimo kot oviro za vlago, kisik, maščobo itd. Za izboljšanje rok uporabe pekovskih izdelkov, na primer, hitozanski užitni film se uporablja za površinsko prevleko, ki ga lahko uporabimo tudi kot lepilo za hrustljave prigrizke in prigrizke, Na primer, praženi arašidi so pogosto prevlečeni z lepili, da premažejo sol in začimbe [87].

Christos et al. Naredili užitne filme natrijevega alginata in sirotkinih beljakovin ter jih prevlečele na površino probiotičnega kruha Lactobacillus ramnosus. Študija je pokazala, da se je stopnja preživetja probiotikov znatno izboljšala, vendar sta obe vrsti kruha pokazali, da sta prebavni mehanizmi zelo podobni, zato prevleka užitnega filma ne spreminja teksture, okusa in termofizičnih lastnosti kruha [88]. Panuwat in sod. added Indian gooseberry extract into methyl cellulose matrix to prepare an edible composite film, and used it to preserve the freshness of roasted cashews. The results showed that the composite edible film could effectively inhibit roasted cashews during storage. Kakovost se je poslabšala in rok trajanja praženih oreščkov se je podaljšala za do 90 dni [89]. Schou in sod. made a transparent and flexible edible film with sodium caseinate and glycerin, and studied its mechanical properties, water permeability and its packaging effect on baked bread slices. Rezultati so pokazali, da je užitni film natrijevega kazeinata zavit pečen kruh. Po kruhu lahko njegovo trdoto zmanjša v 6 urah od shranjevanja pri sobni temperaturi [90]. Du et al. Uporabljeni užitni film na osnovi jabolk in užitni film na osnovi paradižnika, dodan z rastlinskimi eteričnimi olji, da zavije pečen piščanec, ki ne le zavira rast mikroorganizmov, preden je pražila piščanca, ampak tudi povečala okus piščanca po praženju [91]. Javanmard et al. Pripravil užiten film pšeničnega škroba in ga uporabil za zavijanje pečenih pistacije. Rezultati so pokazali, da lahko užitni škrobni film prepreči oksidativno rancidnost oreščkov, izboljša kakovost oreščkov in podaljša njihov rok trajanja [92]. Majid in sod. Uporabljeni užitni film o sirotkinih beljakovinah za premazovanje praženih arašidov, ki lahko povečajo kisikovo pregrado, zmanjšajo arašidovo rancidnost, izboljšajo praženo arašidovo čvrvesnost in podaljšajo njegovo obdobje skladiščenja [93].

1.1.3.8 Uporaba v slaščičarskih izdelkih

Industrija sladkarij ima velike zahteve za difuzijo hlapnih komponent, zato je za čokolado in bombone s poliranimi površinami treba uporabiti vodotopne užitne filme, da zamenjate tekočino za prevleko, ki vsebuje hlapne komponente. Užitni embalažni film lahko tvori gladek zaščitni film na površini sladkarij, da zmanjša selitev kisika in vlage [19]. Uporaba užitnih filmov sirotkinih beljakovin v slaščicah lahko znatno zmanjša difuzijo njegovih hlapnih komponent. Ko se čokolada uporablja za inkapsuliranje mastne hrane, kot so piškoti in arašidovo maslo, se bo olje preselilo na zunanjo plast čokolade, zaradi česar je čokolada lepljiva in povzročila pojav "obratnega zmrzali", vendar se bo notranji material izsušil, kar bo povzročilo A Sprememba v svojem okusu. Dodajanje plasti užitnega materiala za embalažo s funkcijo maščobne pregrade lahko reši to težavo [94].

Nelson in sod. Uporabil je metilcelulozni užitni film za premazovanje bonbonov, ki vsebujejo več lipidov, in pokazal zelo nizko prepustnost lipidov, s čimer je zaviral pojav zmrzovanja v čokoladi [95]. Meyers je na žvečilni gumi nanesel dvoslojni film hidrogel-voska, kar bi lahko izboljšalo njeno oprijem, zmanjšalo hlapnost vode in podaljšalo rok trajanja [21]. Voda, ki sta jo pripravila Fadini in sod. Decollagen-Cocoa Butter Užitni kompozitni film je bil proučen za njegove mehanske lastnosti in prepustnost vode, uporabljen pa je bil kot prevleka za čokoladne izdelke z dobrimi rezultati [96].

1.1.4 Užitni filmi na osnovi celuloze

Cellulose-based edible film is a kind of edible film made from the most abundant cellulose and its derivatives in nature as the main raw materials. Užitni film, ki temelji na celulozi, je brez vonja in brez okusa ter ima dobro mehansko trdnost, lastnosti oljne pregrade, prosojnost, prilagodljivost in dobre lastnosti plinske pregrade. Vendar je zaradi hidrofilne narave celuloze odpornost užitnega filma na osnovi celuloze na splošno relativno slaba [82, 97-99].

Jedilna folija na osnovi celuloze, izdelana iz odpadnih materialov v proizvodnji živilske industrije, lahko pridobi užitne embalažne folije z odličnimi zmogljivostmi in lahko ponovno uporabi odpadne materiale za povečanje dodane vrednosti izdelkov. Ferreira in sod. zmešala prah ostankov sadja in zelenjave s prahom krompirjeve lupine, da bi pripravila užitni kompozitni film na osnovi celuloze, in ga nanesla na oblogo gloga, da bi ohranila svežino, in dosegla dobre rezultate [62]. Tan Huizi in sod. uporabil prehranske vlaknine, ekstrahirane iz fižolovih ostankov, kot osnovni material in dodal določeno količino zgoščevalca za pripravo užitnega filma iz sojinih vlaken, ki ima dobre mehanske lastnosti in pregradne lastnosti [100], ki se večinoma uporablja za pakiranje začimb za rezance za hitro prehrano , priročno in hranljivo je raztopiti materialni paket neposredno v vroči vodi.

Vodno topni celulozni derivati, kot so metilna celuloza (MC), karboksimetil celuloza (CMC) in hidroksipropil metilna celuloza (HPMC), lahko tvorijo neprekinjeno matrico in se običajno uporabljajo pri razvoju in raziskavah užitnih filmov. Xiao Naiyu in sod. Uporabljal MC kot glavni film, ki tvori film, je dodal polietilen glikol in kalcijev klorid ter druge pomožne materiale, pripravil MC užitni film z metodo kastinga in ga uporabil na ohranitvi Olecranona, ki lahko podaljša usta Olecranona. Rok uporabnosti breskve je 4,5 dni [101]. Esmaeili in sod. Pripravil MC užitni film z vlivanjem in ga nanesel na prevleko mikrokapsul rastlinskega eteričnega olja. Rezultati so pokazali, da ima MC film dober učinek zaviranja olja in ga je mogoče nanesti na embalažo s hrano, da se prepreči kvarjenje maščobnih kislin [102]. Tian et al. Spremenjeni MC užitni filmi s stearinsko kislino in nenasičenimi maščobnimi kislinami, ki bi lahko izboljšali lastnosti, ki zavijajo vodo, MC užitnih filmov [103]. Lai Fengaying et al. preučeval učinek tipa topila na proces oblikovanja filma MC užitnega filma in pregradne lastnosti ter mehanske lastnosti užitnega filma [104].

CMC membrane imajo dobre pregradne lastnosti do O2, CO2 in olj in se pogosto uporabljajo na področju hrane in medicine [99]. Bifani et al. Pripravili CMC membrane in preučevali učinek izvlečkov listov na lastnosti vodne pregrade in plinske pregrade membran. Rezultati so pokazali, da lahko dodajanje listnih ekstraktov znatno izboljša lastnosti vlage in kisikove pregrade membran, ne pa tudi za CO2. Pregradne lastnosti so povezane s koncentracijo ekstrakta [105]. De Moura in sod. Pripravljeni hitozanski nanodelci so ojačali CMC filme in preučevali toplotno stabilnost, mehanske lastnosti in topnost vode sestavljenih filmov. Rezultati kažejo, da lahko hitozanski nanodelci učinkovito izboljšajo mehanske lastnosti in toplotno stabilnost CMC filmov. Seks [98]. Ghanbarzadeh et al. Pripravili CMC užitne filme in preučevali učinke glicerola in oleinske kisline na fizikalno -kemijske lastnosti filmov CMC. Rezultati so pokazali, da so se pregradne lastnosti filmov znatno izboljšale, vendar so se mehanske lastnosti in preglednost zmanjšale [99]. Cheng et al. Pripravil je celukomanski kompozitni film karboksimetil celuloze-Konjac glukomannan in preučil učinek palmovega olja na fizikalno-kemijske lastnosti kompozitnega filma. Rezultati so pokazali, da lahko manjše lipidne mikrosfere znatno povečajo sestavljeni film. Površinska hidrofobnost in ukrivljenost permeacijskega kanala molekule vode lahko izboljšata zmogljivost vlage membrane [106].

HPMC ima dobre lastnosti, ki tvorijo film, njegov film pa je prožen, prozoren, brezbarven in brez vonja in ima dobre lastnosti olja, vendar je treba izboljšati njegove mehanske lastnosti in lastnosti, ki zavijajo vodo. Študija Zuniga in sod. so pokazali, da lahko začetna mikrostruktura in stabilnost raztopine za oblikovanje filma HPMC pomembno vplivata na površino in notranjo strukturo filma, način, kako vpišejo kapljice olja med nastajanjem filmske strukture film. Dodajanje sredstva lahko izboljša stabilnost raztopine, ki tvori film, kar posledično vpliva na površinsko strukturo in optične lastnosti filma, vendar mehanske lastnosti in prepustnost zraka niso zmanjšani [107]. Klangmuang in sod. Za izboljšanje in spreminjanje HPMC užitnega filma za izboljšanje mehanskih lastnosti in pregradnih lastnosti filma HPMC uporablja organsko spremenjene gline in čebelji vosek. Študija je pokazala, da so bile po spreminjanju čebeljega voska in gline mehanske lastnosti HPMC užitnega filma primerljive z lastnostmi užitnega filma. Izboljšana je bila zmogljivost komponent vlage [108]. Dogan et al. Pripravil HPMC užitni film in uporabil mikrokristalno celulozo za izboljšanje in spreminjanje filma HPMC ter preučeval prepustnost vode in mehanske lastnosti filma. Rezultati so pokazali, da se lastnosti pregrade vlage spremenjenega filma niso bistveno spremenile. , vendar so bile njegove mehanske lastnosti znatno izboljšane [109]. Choi et al. Dodano origanovo listo in bergamot eterično olje v matrico HPMC za pripravo užitnega sestavljenega filma in ga nanese na ohranitev prevleke svežih sliv. Študija je pokazala, da lahko užitni kompozitni film učinkovito zavira dihanje sliv, zmanjša proizvodnjo etilena, zmanjša hitrost izgube teže in izboljša kakovost sliv [110]. Esteghlal et al. Mešali HPMC z želatino za pripravo užitnih kompozitnih filmov in preučevali užitne kompozitne filme. Fizikalno -kemijske lastnosti, mehanske lastnosti in združljivost želatina HPMC so pokazali, da se natezne lastnosti kompozitnih filmov HPMC želatine niso bistveno spremenile, kar bi lahko uporabili pri pripravi zdravilnih kapsul [111]. Villacres et al. preučeval mehanske lastnosti, plinske pregrade in antibakterijske lastnosti HPMC-Cassava škrob, užitnih kompozitnih filmov. Rezultati so pokazali, da imajo sestavljeni filmi dobre lastnosti kisikove pregrade in antibakterijske učinke [112]. Byun et al. Pripravili kompozitne membrane Shellac-HPMC in preučevali učinke vrst emulgatorjev in koncentracije šelaka na kompozitne membrane. Emulgator je zmanjšal lastnosti, ki zavirajo vodo sestavljene membrane, vendar se njene mehanske lastnosti niso znatno zmanjšale; Dodajanje šelaka je močno izboljšalo toplotno stabilnost membrane HPMC, njegov učinek pa se je povečal s povečanjem koncentracije šelaka [113].

1.1.5 Užitne folije na osnovi škroba

Škrob je naravni polimer za pripravo užitnih filmov. Ima prednosti širokega vira, nizke cene, biokompatibilnosti in prehranske vrednosti ter se pogosto uporablja v industriji prehrane in farmacevtskih izdelkov [114-117]. V zadnjem času so se pojavile raziskave o čistih škrobnih užitnih filmih in užitnih sestavljenih filmih za shranjevanje in konzerviranje hrane drug za drugim [118]. Visok amilozni škrob in njen hidroksipropilirani spremenjeni škrob sta glavni materiali za pripravo užitnih filmov, ki temeljijo na škrobu [119]. Retrogradacija škroba je glavni razlog za njegovo sposobnost oblikovanja filma. Višja kot je vsebnost amiloze, strožja je intermolekularna vez, lažje je izdelati retrogradacijo in boljša lastnost filma in zadnjo natezno moč filma. večji. Amiloza lahko naredi vodotopne filme z nizko prepustnostjo kisika, pregradne lastnosti filmov z visoko amilozo pa se ne bodo zmanjšale v visokih temperaturnih okoljih, kar lahko učinkovito zaščiti pakirano hrano [120].

Škrobno užitni film, brezbarven in brez vonja, ima dobro prosojnost, topnost vode in plinsko pregrado, vendar kaže na razmeroma močno hidrofilnost in slabe lastnosti vlage, zato se uporablja predvsem v embalaži s kisikom in oljnim pregradam [121-123]. Poleg tega so membrane na osnovi škroba nagnjene k staranju in retrogradiranju, njihove mehanske lastnosti pa so razmeroma slabe [124]. Da bi premagali zgornje pomanjkljivosti, lahko škrob spremenite s fizikalnimi, kemičnimi, encimskimi, genetskimi in aditivnimi metodami za izboljšanje lastnosti užitnih filmov na osnovi škroba [114].

Zhang Zhengmao in sod. Uporabil je ultra-fini škrob užitni film za premazovanje jagod in ugotovil, da lahko učinkovito zmanjša izgubo vode, odloži zmanjšanje vsebnosti topnega sladkorja in učinkovito podaljša obdobje skladišča jagod [125]. Garcia in sod. Spremenjen škrob z različnimi verižnimi razmerji za pridobitev spremenjene tekočine, ki tvori škrob, ki je bila uporabljena za ohranjanje svežega jagodnega premaza. Stopnja in stopnja razpada sta bila boljša od stopnje neobjavljene skupine [126]. Ghanbarzadeh et al. Spremenjen škrob s citronskim kislino navzkrižno povezavo in pridobi je kemično navzkrižno povezan spremenjen film škroba. Studies have shown that after cross-linking modification, the moisture barrier properties and mechanical properties of starch films were improved [127]. Gao Qunyu in sod. Izvedeno obdelavo encimske hidrolize škroba in pridobivanje užitnega filma škroba, njegove mehanske lastnosti, kot so natezna trdnost, raztezanje in zgibna odpornost, pa se je povečala, zmogljivost pregrade vlage pa se je povečala s povečanjem časa delovanja encimov. znatno izboljšano [128]. Parra et al. Škrob Tapioca je dodal navzkrižno vezalno sredstvo za pripravo užitnega filma z dobrimi mehanskimi lastnostmi in nizko hitrostjo prenosa vodne pare [129]. Fonseca in sod. Uporabil natrijev hipoklorit za oksidacijo krompirjevega škroba in pripravil užitni film oksidiranega škroba. Študija je pokazala, da sta se njena hitrost prenosa vodne pare in topnost vode znatno zmanjšala, kar je mogoče uporabiti za embalažo hrane z visoko vodo [130].

Sestavni škrob z drugimi užitnimi polimeri in mehčalci je pomembna metoda za izboljšanje lastnosti užitnih filmov, ki temeljijo na škrobu. Trenutno so pogosto uporabljeni kompleksni polimeri večinoma hidrofilni koloidi, kot so pektin, celuloza, polisaharid morskih alg, hitosan, karagenan in ksantanski gumi [131].

Maria Rodriguez in sod. kot glavne materiale za pripravo užitnih filmov na osnovi škroba uporabili krompirjev škrob in mehčale ali površinsko aktivne snovi, kar kaže, da lahko mehčalci povečajo prožnost filma in površinsko aktivne snovi lahko zmanjšajo raztezanje filma [132]. Santana in sod. Uporabili nano vlakna za izboljšanje in spreminjanje užitnih filmov Cassava Sstch in pridobili užitni kompozitni filmi na osnovi škroba z izboljšanimi mehanskimi lastnostmi, pregradnimi lastnostmi in toplotno stabilnostjo [133]. Azevedo in sod. Sestavljeni sirotkini beljakovini s termoplastičnim škrobom za pripravo enotnega filmskega materiala, kar kaže, da imata sirotkine beljakovine in termoplastični škrob močno medfazno oprijem, sirotkine beljakovine pa lahko znatno izboljšajo razpoložljivost škroba. Blokiranje vode in mehanske lastnosti užitnih filmov [134]. Edhirej in sod. Pripravil je užitni film na osnovi škroba Tapioca in preučil učinek mehčalca na fizikalno in kemijsko strukturo, mehanske lastnosti in toplotne lastnosti filma. Rezultati kažejo, da lahko vrsta in koncentracija mehčalca znatno vplivata na film o škrobu Tapioca. V primerjavi z drugimi mehčalci, kot sta sečnina in trietilen glikol, ima pektin najboljši učinek plastike, film s pektin plastičnim škrobom pa ima dobre lastnosti, ki zavijajo vodo [135]. Saberi in sod. Za pripravo užitnih kompozitnih filmov je uporabil grahovi škrob, guar gumi in glicerin. Rezultati so pokazali, da je grahovi škrob igral glavno vlogo pri debelini filma, gostoti, koheziji, prepustnosti vode in natezni trdnosti. Guar gumi, lahko vpliva na natezno trdnost in elastični modul membrane, glicerol pa lahko izboljša prožnost membrane [136]. Ji et al. Sestavljen hitozan in koruzni škrob ter dodal nanodelce kalcijevega karbonata za pripravo antibakterijskega filma na osnovi škroba. Študija je pokazala, da so med škrobom in hitozanom nastale medmolekularne vodikove vezi, mehanske lastnosti filma pa so bile in so bile okrepljene antibakterijske lastnosti [137]. Meira in sod. Izboljšan in spremenjen in spremenjen užitni antibakterijski film s kaolinskimi nanodelci ter mehanske in toplotne lastnosti kompozitnega filma so bili izboljšani, antibakterijski učinek pa ni bil vplivan [138]. Ortega-Toro et al. V škrob je dodal HPMC in dodal citronsko kislino za pripravo užitnega filma. Študija je pokazala, da lahko dodajanje HPMC in citronske kisline učinkovito zavirata staranje škroba in zmanjša prepustnost užitnega filma, vendar padajo lastnosti kisikove pregrade [139].

1.2 Polimerni hidrogeli

Hidrogeli so razred hidrofilnih polimerov s tridimenzionalno omrežno strukturo, ki je v vodi netopna, a jih lahko nabrekne z vodo. Makroskopsko ima hidrogel določeno obliko, ne more teči in je trdna snov. Mikroskopsko lahko vodno topne molekule porazdelimo v različnih oblikah in velikostih v hidrogelu in razpršimo pri različnih hitrostih difuzije, tako da ima hidrogel lastnosti raztopine. Notranja struktura hidrogelov ima omejeno moč in jo je enostavno uničiti. Je v stanju med trdno in tekočino. Ima podobno elastičnost kot trdno snov in se očitno razlikuje od prave trdne snovi.

1.2.1 Pregled polimernih hidrogelov

1.2.1.1 Razvrstitev polimernih hidrogelov

Polimer hidrogel je tridimenzionalna omrežna struktura, ki jo tvori fizikalna ali kemična navzkrižna vezava med polimernimi molekulami [143-146]. Vpije veliko količino vode v vodi, da se nabrekne, hkrati pa lahko ohrani svojo tridimenzionalno strukturo in je netopna v vodi. vodo.

Obstaja veliko načinov za razvrščanje hidrogelov. Na podlagi razlike v navzkrižnih lastnostih jih lahko razdelimo na fizične gele in kemične gele. Fizični geli tvorijo relativno šibke vodikove vezi, ionske vezi, hidrofobne interakcije, sile van der Waalsa in fizično zapletenostjo med polimernimi molekularnimi verigami in drugimi fizikalnimi silami ter jih je mogoče pretvoriti v raztopine v različnih zunanjih okoljih. Imenuje se reverzibilni gel; Kemični gel je običajno trajna tridimenzionalna omrežna struktura, ki jo tvori navzkrižno povezovanje kemičnih vezi, kot so kovalentne vezi v prisotnosti toplote, svetlobe, pobudnika itd. Po oblikovanju gela je nepovratna in trajna, znana tudi kot tudi pod kot Za pravi kondenzat [147-149]. Fizični geli na splošno ne potrebujejo kemijske spreminjanja in imajo nizko strupenost, vendar so njihove mehanske lastnosti razmeroma slabe in je težko prenesti velik zunanji stres; Kemični geli imajo običajno boljšo stabilnost in mehanske lastnosti.

Na podlagi različnih virov lahko hidrogele razdelimo na sintetične polimerne hidrogele in naravne polimerne hidrogele. Sintetični polimerni hidrogeli so hidrogeli, ki nastanejo s kemijsko polimerizacijo sintetičnih polimerov, predvsem vključno s poliakrilno kislino, polivinil acetatom, poliakrilamidom, polietilen oksidom itd.; Naravni polimerni hidrogeli so polimerni hidrogeli nastajajo s navzkrižno povezavo naravnih polimerov, kot so polisaharidi in beljakovine v naravi, vključno s celulozo, alginatom, škrobom, agarozo, hialuronsko kislino, želatino in kolagenom [6, 7, 150], 151]. Naravni polimerni hidrogeli imajo običajno značilnosti širokega vira, nizke cene in nizke strupenosti, sintetični polimerni hidrogeli pa so na splošno enostavni za obdelavo in imajo velike donose.

Na podlagi različnih odzivov na zunanje okolje lahko hidrogele razdelimo tudi na tradicionalne hidrogele in pametne hidrogele. Tradicionalni hidrogeli so razmeroma neobčutljivi na spremembe v zunanjem okolju; Pametni hidrogeli lahko začutijo majhne spremembe v zunanjem okolju in povzročijo ustrezne spremembe fizične strukture in kemijskih lastnosti [152-156]. Za temperaturno občutljive hidrogele se prostornina spreminja s temperaturo okolja. Običajno takšni polimerni hidrogeli vsebujejo hidrofilne skupine, kot so hidroksil, eter in amid ali hidrofobne skupine, kot so metil, etil in propil. Temperatura zunanjega okolja lahko vpliva na hidrofilno ali hidrofobno interakcijo med molekulami gela, vezanjem vodika in interakcijo med molekulami vode in polimernimi verigami, kar vpliva na ravnovesje gelskega sistema. Za pH-občutljive hidrogele sistem običajno vsebuje skupine, ki spreminjajo kislino, kot so karboksilne skupine, skupine sulfonske kisline ali amino skupine. V spreminjajočem se pH okolju lahko te skupine absorbirajo ali sprostijo protone, s čimer spreminjajo vodikovo vez v gelu in razliko med notranjo in zunanjo koncentracijo ionov, kar ima za posledico spreminjanje volumna gela. Za električno polje, magnetno polje in svetlobno občutljive hidrogele vsebujejo funkcionalne skupine, kot so polielektroliti, kovinski oksidi in fotosenzibilne skupine. Pri različnih zunanjih dražljajih se spremeni temperatura sistema ali ionizacijo, nato pa se volumen gela spremeni z načelom, podobnim temperaturnim ali pH-občutljivem hidrogelu.

Na podlagi različnih gelnih vedenj lahko hidrogele razdelimo na hladno inducirane gele in toplotno inducirane gele [157]. Hladni gel, ki ga na kratko imenujemo hladen gel, je makromolekula, ki obstaja v obliki naključnih tuljav pri visoki temperaturi. Med procesom ohlajanja se zaradi delovanja medmolekularnih vodikovih vezi postopoma oblikujejo spiralni fragmenti, s čimer se proces zaključi iz raztopine. Prehod na gel [158]; Termo-inducirani gel, imenovan termični gel, je makromolekula v stanju raztopine pri nizki temperaturi. Med postopkom segrevanja se s hidrofobno interakcijo itd. oblikuje tridimenzionalna mrežna struktura, s čimer se zaključi gelacijski prehod [159], 160].

Hidrogele lahko razdelimo tudi na homopolimerne hidrogele, kopolimerizirane hidrogele in prepletene mrežne hidrogele, ki temeljijo na različnih mrežnih lastnostih, mikroskopske hidrogele in makroskopske hidrogele, ki temeljijo na različnih velikostih gelov in biorazgradljivih lastnostih. Različno razdeljeni na razgradljive hidrogele in nerazgradljive hidrogele.

1.2.1.2 Uporaba naravnih polimernih hidrogelov

Naravni polimerni hidrogeli imajo značilnosti dobre biokompatibilnosti, visoke prožnosti, bogatih virov, občutljivosti na okolje, visokega zadrževanja vode in nizke toksičnosti ter se pogosto uporabljajo v biomedicini, predelavi hrane, varstvu okolja, kmetijstvu in gozdarski proizvodnji ter široko razširjeni. Uporablja se v industriji in drugih področjih [142, 161-165].

Uporaba naravnih polimernih hidrogelov na biomedicinskih poljih. Naravni polimerni hidrogeli imajo dobro biokompatibilnost, biološko razgradljivost in brez strupenih neželenih učinkov, zato jih je mogoče uporabiti kot prelive rane in neposredno obrniti na človeška tkiva, kar lahko učinkovito zmanjša invazijo mikroorganizmov in vitro, prepreči izgubo teles prehod skozi. Spodbuja celjenje ran; Lahko se uporablja za pripravo kontaktnih leč, s prednosti udobne nošenja, dobrega prepustnosti kisika in pomožne obdelave očesnih bolezni [166, 167]. Naravni polimeri so podobni strukturi živih tkiv in lahko sodelujejo pri normalnem presnovi človeškega telesa, tako da se takšni hidrogeli lahko uporabljajo kot materiali za tkivne inženirske odri, popravilo hrustanca tkivnega inženiringa itd. Tkivni inženirski odri je mogoče razvrstiti v pred- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- Pre- lahko razvrstimo v Pre- obliki in vbrizgani odri. Vnaprej oblikovani stenti uporabljajo vodo Posebna tridimenzionalna omrežna struktura gela mu omogoča, da igra določeno podporno vlogo v bioloških tkivih, hkrati pa zagotavlja specifičen in zadostni prostor za celice, poleg tega Absorpcija človeškega telesa [168]. Vbrizgani stenti uporabljajo fazno prehodno vedenje hidrogelov na hitro tvorijo gele, potem ko so jih vbrizgali v tekoče raztopino, kar lahko zmanjša bolečino bolnikov [169]. Some natural polymer hydrogels are environmentally sensitive, so they are widely used as drug-controlled release materials, so that the drugs encapsulated in them can be released to the required parts of the human body in a timed and quantitative manner, reducing the toxic and side Učinki zdravil na človeško telo [170].

Uporaba naravnih polimernih hidrogelov na poljih, povezanih s hrano. Naravni polimerni hidrogeli so pomemben del treh obrokov ljudi na dan, kot so nekatere sladice, bomboni, nadomestki mesa, jogurt in sladoled. Pogosto se uporablja kot aditiv za hrano v hrani, ki lahko izboljša svoje fizikalne lastnosti in ji daje nemoten okus. Na primer, uporablja se kot zgoščevalec v juhah in omakah, kot emulgator v soku in kot suspendirano sredstvo. V mlečnih pijačah se kot geling sredstvo v pudingih in aspijih kot razjasnilo sredstvo in stabilizator pena v pivu kot zaviralec sireze v siru, kot veziva v klobasah, saj se v kruhu in maslu uporabljajo zaviralci retrogradacije škroba [171-174 ]. Iz priročnika za prehrambene dodatke je razvidno, da je veliko število naravnih polimernih hidrogelov odobreno kot aditivi za prehrano za predelavo hrane [175]. Naravni polimerni hidrogeli se uporabljajo kot prehranske utrdbe pri razvoju zdravstvenih izdelkov in funkcionalne hrane, kot so prehranska vlakna, ki se uporabljajo pri izdelkih za hujšanje in protikonstipacijskim izdelkom [176, 177]; Kot prebiotiki se uporabljajo v izdelkih in izdelkih za zdravstveno varstvo debelega črevesa za preprečevanje raka debelega črevesa [178]; Naravni polimerni hidrogeli lahko naredite v užitne ali razgradljive prevleke ali filme, ki jih je mogoče uporabiti na področju materialov za embalažo hrane, kot sta sadje in ohranjanje zelenjave, tako da jih na površini premažete na sadje in zelenjavo, lahko podaljša življenje uporabnosti. sadja in zelenjave ter sadje in zelenjavo ohranjamo sveže in nežno; Uporablja se lahko tudi kot embalažni materiali za udobno hrano, kot so klobase in začimbe za lažje čiščenje [179, 180].

Uporaba naravnih polimernih hidrogelov na drugih poljih. Glede na dnevne potrebe ga lahko dodate kremni negi kože ali kozmetiki, ki ne more preprečiti, da bi se izdelek izsušil v skladišču, ampak tudi trajno vlažilno in vlažilo kožo; it can be used for styling, moisturizing and slow release of fragrances in beauty makeup; Uporablja se lahko v vsakodnevnih potrebah, kot so papirnate brisače in plenice [181]. V kmetijstvu ga lahko uporabimo za upiranje suše in zaščito sadik ter zmanjšanje delovne intenzivnosti; Kot sredstvo za prevleko za rastlinska semena lahko znatno poveča stopnjo kalitve semen; Če se uporablja pri presaditvi sadik, lahko poveča stopnjo preživetja sadik; pesticidi, izboljšajo uporabo in zmanjšajo onesnaževanje [182, 183]. In terms of environment, it is used as a flocculant and adsorbent for sewage treatment that often contains heavy metal ions, aromatic compounds and dyes to protect water resources and improve the environment [184]. V industriji se uporablja kot dehidralno sredstvo, vrtanje maziva, material za zavijanje kablov, tesnilni material in hladilno shranjevanje itd. [185].

1.2.2 Hidroksipropil metilcelulozni termogel

Celuloza je naravna makromolekularna spojina, ki je bila najzgodnejša, ima najbližji odnos z ljudmi in je najpogosteje po naravi. V višjih rastlinah, algah in mikroorganizmih je široko prisoten [186, 187]. Celuloza je postopoma pritegnila široko pozornost zaradi širokega vira, nizke cene, obnovljivih, biološko razgradljivih, varnih, netoksičnih in dobre biokompatibilnosti [188].

1.2.2.1 Celuloza in njegovi eterski derivati

Celuloza je linearni polimer dolge verige, ki nastane s povezavo strukturnih enot D-anhidroglukoze z β-1,4 glikozidnimi vezmi [189-191]. Netopna. Razen ene končne skupine na vsakem koncu molekularne verige obstajajo tri polarne hidroksilne skupine v vsaki enoti glukoze, ki lahko v določenih pogojih tvorijo veliko število intramolekulskih in medmolekulskih vodikovih vezi; in celuloza je policiklična struktura, molekularna veriga pa poltrdna. Veriga, visoka kristalnost in zelo redna struktura, tako da ima značilnosti visoke stopnje polimerizacije, dobre molekularne orientacije in kemične stabilnosti [83, 187]. Ker celulozna veriga vsebuje veliko število hidroksilnih skupin, jo je mogoče kemično spremeniti z različnimi metodami, kot so esterifikacija, oksidacija in eterifikacija, da dobimo celulozne derivate z odličnimi lastnostmi uporabe [192, 193].

Celulozni derivati ​​so eden najzgodnejših raziskanih in proizvodnih izdelkov na področju polimerne kemije. So polimerni fini kemični materiali s široko paleto uporabe, ki so kemično spremenjeni iz naravne polimerne celuloze. Med njimi se pogosto uporabljajo celulozni etri. Je eden najpomembnejših kemičnih surovin v industrijskih aplikacijah [194].

There are many varieties of cellulose ethers, all of which generally have their unique and excellent properties, and have been widely used in many fields such as food and medicine [195]. MC je najpreprostejša vrsta celuloznega etra z metilno skupino. With the increase of substitution degree, it can be dissolved in dilute alkaline solution, water, alcohol and aromatic hydrocarbon solvent in turn, showing unique thermal gel properties. [196]. CMC je anionski celulozni eter, pridobljen iz naravne celuloze z alkalizacijo in zakisanjem.

Je najpogosteje uporabljen in uporabljen celulozni eter, ki je topen v vodi [197]. HPC, hidroksialkilni celulozni eter, pridobljen z alkalizacijo in eterirajočo celulozo, ima dobro termoplastičnost in ima tudi toplotne lastnosti gela, na njeno temperaturo gela pa bistveno vpliva stopnja hidroksipropil substitucije [198]. HPMC, pomemben mešani eter, ima tudi lastnosti toplotnega gela, njegove lastnosti gela pa so povezane z obema nadomestkoma in njihovimi razmerji [199].

1.2.2.2 Struktura hidroksipropil metilceluloze

Hidroksipropil metilna celuloza (HPMC), molekularna struktura je prikazana na sliki 1-3, je tipičen neionski vodno topni mešani eter celuloze. Za pridobitev [200,201] se izvede reakcija eterifikacije metil klorida in propilen oksida, enačba kemijske reakcije pa je prikazana na sliki 1-4.

Obstajajo hidroksi propoksi (-[och2ch (CH3)] n OH), metoksi (-och3) in nereaktivne hidroksilne skupine na strukturni enoti HPMC hkrati, njegova uspešnost pa je odraz skupnega delovanja različnih skupin. [202]. Razmerje med obema substituentama je določeno z masnim razmerjem obeh eteričnih zdravil, koncentracijo in maso natrijevega hidroksida ter masno razmerje eteričnih zdravil na enoto mase celuloze [203]. Hidroksi propoksi je aktivna skupina, ki jo je mogoče nadalje alkilirati in hidroksi alkilirati; Ta skupina je hidrofilna skupina z dolgo razvejano verigo, ki igra določeno vlogo pri plastiranju znotraj verige. Metoksi je končna skupina, ki vodi do inaktivacije tega reakcijskega mesta po reakciji; Ta skupina je hidrofobna skupina in ima razmeroma kratko strukturo [204, 205]. Nereagirane in na novo uvedene hidroksilne skupine se lahko še naprej nadomestijo, kar ima za posledico precej zapleteno končno kemijsko strukturo, lastnosti HPMC pa se razlikujejo v določenem območju. For HPMC, a small amount of substitution can make its physicochemical properties quite different [206], for example, the physicochemical properties of high methoxy and low hydroxypropyl HPMC are close to MC; Učinkovitost HPMC je blizu učinkovitosti HPC.

1.2.2.3 Lastnosti hidroksipropil metilceluloze

(1) Termogelabilnost HPMC

Veriga HPMC ima edinstvene značilnosti hidratacije-dehidracije zaradi uvedbe hidrofobnih metil in hidrofilnih hidroksipropilnih skupin. Postopoma podvrže pretvorbo gelacije, ko se segreje, in se po hlajenju vrne v stanje rešitve. To pomeni, da ima toplotno inducirane lastnosti gela, pojav gelacije pa je reverzibilen, vendar ne enak postopek.

Kar zadeva mehanizem gelacije HPMC, je splošno sprejeto, da pri nižjih temperaturah (pod temperaturo gelacije) HPMC v raztopini in molekulah polarne vode vežejo vodikove vezi, da tvorijo tako imenovano supramolekularno strukturo "ptice". Med molekularnimi verigami hidriranega HPMC je nekaj preprostih zapletov, razen tega je malo drugih interakcij. Ko se temperatura zviša, HPMC najprej absorbira energijo, da razbije medmolekularne vodikove vezi med molekulami vode in molekulami HPMC, ki uničuje kletko podobno molekularno strukturo, postopoma izgublja vezano vodo na molekularni verigi in izpostavlja hidroksipropil in metoksi. As the temperature continues to increase (to reach the gel temperature), HPMC molecules gradually form a three-dimensional network structure through hydrophobic association, HPMC gels eventually form [160, 207, 208].

Dodajanje anorganskih soli ima nekaj vpliva na temperaturo gela HPMC, nekateri znižajo temperaturo gela zaradi pojava iztovarjanja, druge pa povečajo temperaturo gela zaradi pojava raztapljanja soli [209]. Z dodatkom soli, kot je NaCl, se pojavi pojav soljenja in temperatura gela HPMC se zniža [210, 211]. Potem ko se soli dodajo HPMC, so molekule vode bolj nagnjene k združevanju s solnimi ioni, tako da se uniči vodikova vez med molekulami vode in HPMC, vodna plast okoli molekul HPMC se zaužije, molekule HPMC pa se lahko hitro sprostijo hidrofobnost. Povezava se temperatura tvorbe gela postopoma znižuje. Nasprotno, ko dodajo soli, kot je NASCN, pride do pojava raztapljanja soli in se poveča gel temperatura HPMC [212]. Vrstni red zmanjšanja učinka anionov na temperaturo gela je: SO42−> S2O32−> H2PO4−> F−> Cl−> Br−> No3−> i−> Clo4−> SCN, vrstni red kationov na Povečanje temperature gela je: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> Ba2+ [213].

Ko dodamo nekatere organske majhne molekule, kot so monohidrični alkoholi, ki vsebujejo hidroksilne skupine, se temperatura gela poveča s povečanjem dodatne količine, pokaže največjo vrednost in se nato zmanjša, dokler se ne pride do ločitve faze [214, 215]. To je predvsem posledica njegove majhne molekulske mase, ki je primerljiva z molekulami vode v vrstnem redu in lahko doseže mešljivost na molekularni ravni po sestavljanju.

(2) Topnost HPMC

HPMC ima vročo vodo netopne in hladne vode topne lastnosti, podobne MC, vendar ga je mogoče razdeliti na hladno disperzijsko tip in vročo disperzijsko tip glede na različne topnosti vode [203]. Cold-dispersed HPMC can quickly disperse in water in cold water, and its viscosity increases after a period of time, and it is truly dissolved in water; Toplotno dispergiran HPMC, nasprotno, kaže aglomeracijo pri dodajanju vode pri nižji temperaturi, vendar je težje dodati. V vodi z visoko temperaturo lahko HPMC hitro razpršimo, viskoznost pa se poveča, ko se temperatura zniža in postane resnična vodna raztopina HPMC. The solubility of HPMC in water is related to the content of methoxy groups, which are insoluble in hot water above 85 °C, 65 °C and 60 °C from high to low. Generally speaking, HPMC is insoluble in organic solvents such as acetone and chloroform, but soluble in ethanol aqueous solution and mixed organic solutions.

(3) Toleranca HPMC na sol

Neionska narava HPMC ne more biti ionizirana v vodi, zato ne bo reagirala s kovinskimi ioni, da bi oborila. Vendar pa bo dodajanje soli vplivalo na temperaturo, pri kateri nastane HPMC GEL. Ko se koncentracija soli poveča, se temperatura gela HPMC zniža; Kadar je koncentracija soli nižja od točke flokulacije, lahko viskoznost raztopine HPMC povečamo, zato je pri uporabi namen zgostitve mogoče doseči z dodajanjem ustrezne količine soli [210, 216].

(4) Odpornost kisline in alkalije HPMC

Na splošno ima HPMC močno stabilnost kislinske baze in na to ne vpliva pH pri pH 2-12. HPMC kaže odpornost na določeno stopnjo razredčene kisline, vendar kaže nagnjenost k zmanjšanju viskoznosti za koncentrirano kislino; Alkalis na to malo vplivajo, vendar se lahko nekoliko povečajo in nato počasi zmanjšajo viskoznost raztopine [217, 218].

(5) Vplivni faktor viskoznosti HPMC

HPMC je psevdoplastičen, njegova raztopina je stabilna pri sobni temperaturi, na njegovo viskoznost pa vplivajo molekulska masa, koncentracija in temperatura. Pri isti koncentraciji, višja kot je molekularna masa HPMC, večja je viskoznost; Za isti produkt molekulske mase je višja koncentracija HPMC, večja je viskoznost; viskoznost produkta HPMC se zmanjša s povišanjem temperature in doseže temperaturo tvorbe gela, z nenadnim povečanjem viskoznosti zaradi geliranja [9, 219, 220].

(6) Druge lastnosti HPMC

HPMC ima močno odpornost na encime, njegova odpornost na encime pa se poveča s stopnjo zamenjave. Zato ima izdelek med skladiščenjem bolj stabilno kakovost kot drugi sladkorne izdelke [189, 212]. HPMC ima določene emulgirajoče lastnosti. Hidrofobne metoksi skupine lahko adsorbiramo na površini oljne faze v emulziji, da tvorimo debelo adsorpcijsko plast, ki lahko deluje kot zaščitna plast; Vodo topne hidroksilne skupine lahko kombiniramo z vodo, da izboljšamo neprekinjeno fazo. Viskoznost, zavira koalescenco razpršene faze, zmanjša površinsko napetost in stabilizira emulzijo [221]. HPMC lahko zmešamo z vodotopnimi polimeri, kot so želatina, metilceluloza, gum, karagenan in gumi arabščina, da tvorita enotno in prozorno raztopino, lahko pa zmešamo tudi z mehčalo, kot sta glicerin in polietilen glikol. [200, 201, 214].

1.2.2.4 Težave, ki obstajajo pri uporabi hidroksipropil metilceluloze

Najprej visoka cena omejuje široko uporabo HPMC. Čeprav ima HPMC film dobro preglednost, lastnosti maščob in mehanske lastnosti. Vendar njegova visoka cena (približno 100.000/tono) omejuje široko uporabo, tudi v farmacevtskih aplikacijah z večjo vrednostjo, kot so kapsule. Razlog, zakaj je HPMC tako drag, je prvi, ker je celuloza surovin, ki se uporablja za pripravo HPMC, razmeroma drag. Poleg tega se hkrati cepita dve substituentni skupini, hidroksipropilna skupina in metoksi skupina na HPMC, zaradi česar je njegov postopek priprave zelo otežen. Kompleks, zato so izdelki HPMC dražji.

Drugič, nizke lastnosti viskoznosti in nizke trdnosti gela HPMC pri nizkih temperaturah zmanjšujejo njegovo obdelavo v različnih aplikacijah. HPMC je toplotni gel, ki obstaja v stanju raztopine z zelo nizko viskoznostjo pri nizki temperaturi in lahko pri visoki temperaturi tvori viskozni trdni gel, zato je treba procese obdelave, kot so prevleka, razprševanje in potapljanje, izvajati pri visoki temperaturi pri visoki temperaturi . V nasprotnem primeru se bo rešitev zlahka pretakala, kar bo povzročilo nastajanje neenakomernega filmskega materiala, ki bo vplival na kakovost in delovanje izdelka. Tako visoko temperaturno delovanje poveča koeficient težavnosti delovanja, kar ima za posledico visoko porabo energije in visoke proizvodne stroške.

1.2.3 Hladni gel hidroksipropil škrob

Škrob je naravna polimerna spojina, sintetizirana s fotosintezo rastlin v naravnem okolju. Njeni sestavni polisaharidi so običajno shranjeni v semenih in gomoljih rastlin v obliki zrnc skupaj z beljakovinami, vlakni, olji, sladkorji in minerali. ali v korenini [222]. Škrob ni le glavni vir vnosa energije za ljudi, ampak tudi pomemben industrijski surovina. Because of its wide source, low price, green, natural and renewable, it has been widely used in food and medicine, fermentation, papermaking, textile and petroleum industries [223].

1.2.3.1 Škrob in njegovi derivati

Škrob je naravni visok polimer, katerega konstrukcijska enota je α-D-anhidroglukozna enota. Različne enote so povezane z glikozidnimi vezmi, njegova molekularna formula pa je (C6H10O5) n. Del molekularne verige v škrobnih zrncih je povezan z α-1,4 glikozidnimi vezmi, ki je linearna amiloza; Drugi del molekularne verige je na tej podlagi povezan z α-1,6 glikozidnih vezi, ki je razvejan amilopektin [224]. V škrobnih zrncih obstajajo kristalna območja, v katerih so molekule razporejene v urejenem razporeditvi in ​​amorfnih regijah, v katerih so molekule razporejene neurejene. sestava dela. Med kristalno regijo in amorfno regijo ni jasne meje, molekule amilopektina pa lahko prehajajo skozi več kristalnih regij in amorfnih regij. Na podlagi naravne narave sinteze škroba se polisaharidna struktura v škrobu razlikuje glede na rastlinske vrste in izvorne mesta [225].

Čeprav je škrob postal eden izmed pomembnih surovin za industrijsko proizvodnjo zaradi širokih virov in obnovljivih lastnosti, ima domači škrob na splošno slabosti, kot so slabe topnost vode in lastnosti, ki tvorijo film, nizke emulgirajoče in gelliranje ter nezadostna stabilnost. Za razširitev svojega območja uporabe je škrob običajno fizikalnokemično spremenjen, da ga prilagodi različnim zahtevam za uporabo [38, 114]. Na vsaki strukturni enoti glukoze v molekulah škroba obstajajo tri brezplačne hidroksilne skupine. Te hidroksilne skupine so zelo aktivne in obdarjene škrob z lastnostmi, podobnimi poliolom, ki omogočajo reakcijo denaturacije škroba.

Po spreminjanju so se nekatere lastnosti domačega škroba v veliki meri izboljšale, saj premagajo napake v uporabi domačega škroba, zato spremenjeni škrob ima ključno vlogo v sedanji industriji [226]. Oksidirani škrob je eden najpogosteje uporabljenih spremenjenih škrobov z relativno zrelo tehnologijo. V primerjavi z domačim škrobom je oksidiran škrob lažje želatinizirati. Prednosti visoke oprijema. Esterificirani škrob je derivat škroba, ki nastane z esterifikacijo hidroksilnih skupin v molekulah škroba. Zelo nizka stopnja zamenjave lahko znatno spremeni lastnosti domačega škroba. Lastnosti škrobne paste so očitno izboljšane preglednosti in filmske lastnosti. Eterificiran škrob je reakcija eterifikacije hidroksilnih skupin v molekulah škroba za ustvarjanje polistarh etra, njegova retrogradacija pa je oslabljena. V močnih alkalnih pogojih, ki jih oksidirani škrob in esterificiranega škroba ni mogoče uporabiti, lahko tudi eterska vez ostane relativno stabilna. nagnjen k hidrolizi. Škrob, spremenjen s kislino, škrob obdelamo s kislino, da poveča vsebnost amiloze, kar ima za posledico izboljšano retrogradacijo in škrobno pasto. Je relativno prozoren in ob hlajenju tvori trden gel [114].

1.2.3.2 Struktura hidroksipropil škroba

Hidroksipropilni škrob (HPS), katerega molekularna struktura je prikazana na slikah 1-4, je neionski škrob Enačba kemijske reakcije je prikazana na sliki 1-6.

During the synthesis of HPS, in addition to reacting with starch to generate hydroxypropyl starch, propylene oxide can also react with the generated hydroxypropyl starch to generate polyoxypropyl side chains. stopnja zamenjave. Stopnja nadomestitve (DS) se nanaša na povprečno število substituiranih hidroksilnih skupin na glukozilno skupino. Večina glukozilnih skupin škroba vsebuje 3 hidroksilne skupine, ki jih je mogoče zamenjati, tako da je največja DS 3. Molarna stopnja substitucije (MS) se nanaša na povprečno maso substituentov na mol glukozilne skupine [223, 229]. Pogoji procesa reakcije hidroksipropilacije, morfologije škroba zrnca in razmerju amiloze in amilopektina v naravnem škrobu vplivajo na velikost MS.

1.2.3.3 Lastnosti hidroksipropil škroba

(1) Hladno geliranje HPS

Za vročo HPS škrobno pasto, zlasti sistem z visoko vsebnostjo amiloze, se med hlajenjem molekularne verige amiloze v škrobno pasto med seboj zapletajo, da tvorijo tridimenzionalno omrežno strukturo, in kaže očitno trdno podobno vedenje. Postane elastomer, tvori gel in se lahko po ponovnem segrevanju vrne v stanje rešitve, to je, da ima hladne lastnosti gela, ta gel pojav pa ima reverzibilne lastnosti [228].

Želatinizirana amiloza je neprekinjeno zavita, da tvori koaksialno enojno spiralno strukturo. Zunanjost teh posameznih spiralnih struktur je hidrofilna skupina, notranjost pa hidrofobna votlina. At high temperature, HPS exists in aqueous solution as random coils from which some single helical segments stretch out. Ko se temperatura zniža, se vodikove vezi med HPS in vodo porušijo, izgubi se konstrukcijska voda in neprekinjeno tvorijo vodikove vezi med molekularnimi verigami, kar končno tvori tridimenzionalno strukturo gela omrežja. Faza polnjenja v gel mreži škroba je preostala zrnca škroba ali fragmente po želatinizaciji, prepletanje nekaterih amilopektina pa prispeva tudi k tvorbi gela [230-232].

(2) Hidrofilnost HPS

Uvedba hidrofilnih hidroksipropilnih skupin oslabi moč vodikovih vezi med molekulami škroba, spodbuja gibanje molekul ali segmentov škroba in znižuje temperaturo taljenja škrobnih mikrokristalov; Struktura škrobnih zrnc se spreminja, površina škrobnih zrnc pa je groba, ko se temperatura povečuje, pojavijo se nekatere razpoke ali luknje, tako da lahko molekule vode zlahka vstopijo v notranjost škrobnih zrnc Tako se temperatura želatinizacije škroba znižuje. Ko se stopnja substitucije povečuje, se temperatura želatinizacije hidroksipropilnega škroba zmanjšuje in na koncu lahko nabrekne v hladni vodi. Po hidroksipropilaciji so bile izboljšane pretočnost, nizka temperaturna stabilnost, preglednost, topnost in filmske lastnosti škroba, ki tvorijo film [233–235].

(3) stabilnost HPS

HPS je neionski škrobni eter z visoko stabilnostjo. Med kemičnimi reakcijami, kot so hidroliza, oksidacija in navzkrižno povezovanje, eterska vez ne bo pokvarjena in substituenti ne bodo odpadli. Zato na lastnosti HPS sorazmerno manj vplivajo elektroliti in pH, kar zagotavlja, da se lahko uporablja v širokem razponu pH kisline [236-238].

1.2.3.4 Uporaba HPS na področju hrane in medicine

HPS je netoksičen in brez okusa, z dobro prebavo in relativno nizko viskoznostjo hidrolizata. Doma in v tujini je prepoznan kot varen užitni spremenjeni škrob. Že v petdesetih letih prejšnjega stoletja so ZDA odobrile hidroksipropilni škrob za neposredno uporabo v hrani [223, 229, 238]. HPS je spremenjen škrob, ki se široko uporablja v prehranskem polju, ki se uporablja predvsem kot zgoščevanje, suspendirano sredstvo in stabilizator.

Uporablja se lahko v udobnih živilih in zamrznjeni hrani, kot so pijače, sladoled in džemi; Delno lahko nadomesti z visokim cenovno jedilnim dlesni, kot je želatina; Lahko se naredi v užitnih filmih in se uporablja kot prehrambeni premazi in embalaža [229, 236].

HPS se na področju medicine običajno uporablja kot polnila, vezi za zdravilne pridelke, razpade za tablete, materiali za farmacevtske mehke in trde kapsule, prevleke z zdravili, protikondenzacijska sredstva za umetno rdeče krvne celice in zgoščene v plazmi itd. [239] .

1.3 Sestavljanje polimerov

Polimerni materiali se pogosto uporabljajo v vseh vidikih življenja in so nepogrešljivi in ​​pomembni materiali. Nenehni razvoj znanosti in tehnologije naredi zahteve ljudi vedno bolj raznolike, na splošno pa je enokomponentnim polimernim materialom na splošno težko izpolnjevati raznolike zahteve za uporabo ljudi. Kombinacija dveh ali več polimerov je najbolj ekonomična in učinkovita metoda za pridobivanje polimernih materialov z nizko ceno, odlično zmogljivostjo, priročno obdelavo in široko uporabo, ki je pritegnila pozornost številnih raziskovalcev in se ji posveča vedno več pozornosti [240-242]. .

1.3.1 Namen in metoda mešanja polimerov

Glavni namen polimera: (l) za optimizacijo celovitih lastnosti materialov. Različni polimeri so sestavljeni, tako da končna spojina ohranja odlične lastnosti ene same makromolekule, se uči iz prednosti drug drugega in dopolnjuje njene slabosti in optimizira celovite lastnosti polimernih materialov. (2) Zmanjšajte stroške materiala. Nekateri polimerni materiali imajo odlične lastnosti, vendar so drage. Zato jih je mogoče sestaviti z drugimi poceni polimeri, da zmanjšajo stroške, ne da bi to vplivale na uporabo. (3) Izboljšati lastnosti obdelave materiala. Nekateri materiali imajo odlične lastnosti, vendar jih je težko obdelati, za izboljšanje njihovih lastnosti obdelave pa je mogoče dodati primerne druge polimere. (4) okrepiti določeno lastnost materiala. Za izboljšanje učinkovitosti materiala v določenem vidiku se za njegovo spreminjanje uporabi še en polimer. (5) Razviti nove funkcije materialov.

Skupne metode polimera: (l) taljenje spojin. Pod strižnim delovanjem opreme za sestavljanje se različni polimeri segrejejo nad viskozno temperaturo pretoka za spojino, nato pa ohladijo in granulirajo po spojini. (2) Rekonstitucija rešitev. Obe komponenti se mešata in mešata z uporabo skupnega topila, ali raztopljene različne polimerne raztopine enakomerno mešamo, nato pa topilo odstranimo, da dobimo polimerno spojino. (3) Emulzijsko sestavljanje. Po mešanju in mešanju različnih polimernih emulzij istega tipa emulgatorja dodamo koagulant, da se ko-prezipira polimer, da dobimo polimerno spojino. (4) Kopolimerizacija in sestavljanje. Vključno s kopolimerizacijo cepiv, blok kopolimerizacijo in reaktivno kopolimerizacijo, postopek spojinga spremlja kemična reakcija. (5) Interpenetrirajoče omrežje [10].

1.3.2 Sestavljanje naravnih polisaharidov

Naravni polisaharidi so pogost razred polimernih materialov v naravi, ki so običajno kemično spremenjeni in imajo različne odlične lastnosti. Vendar imajo enojni polisaharidni materiali pogosto določene omejitve učinkovitosti, zato so različni polisaharidi pogosto sestavljeni, da dosežejo namen dopolnjevanja prednosti uspešnosti vsake komponente in razširitve obsega uporabe. Že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja so se raziskave o sestavljanju različnih naravnih polisaharidov znatno povečale [243]. Raziskava naravnega polisaharidnega sestavljenega sistema doma in v tujini se večinoma osredotoča na sestavljeni sistem curdlana in ne-curdlana ter na sestavljeni sistem dveh vrst ne-curd polisaharida.

1.3.2.1 Klasifikacija naravnih polisaharidnih hidrogelov

Naravne polisaharide lahko razdelimo na curdlan in ne-curdlan glede na njihovo sposobnost oblikovanja gelov. Nekateri polisaharidi lahko sami tvorijo gele, zato jih imenujemo curdlan, kot so karagenan itd.; Drugi sami nimajo nobenih lastnosti in jih imenujemo ne-curdni polisaharidi, kot je ksantanski gumi.

Hydrogels can be obtained by dissolving natural curdlan in an aqueous solution. Na podlagi termoreverznosti nastalega gela in temperaturne odvisnosti njegovega modula ga lahko razdelimo na naslednje štiri različne vrste [244]:

(1) Cryogel, polisaharidna raztopina lahko dobi gel le pri nizki temperaturi, kot je karagenan.

(2) Toplotno induciran gel, raztopina polisaharida lahko pridobi gel samo pri visoki temperaturi, kot je glukomanan.

(3) Polisaharidna raztopina ne more pridobiti samo gela pri nižji temperaturi, ampak tudi pridobiti gel pri višji temperaturi, ampak predstavlja stanje raztopine pri vmesni temperaturi.

(4) Raztopina lahko dobi gel le pri določeni temperaturi na sredini. Različni naravni curdlan ima svojo kritično (minimalno) koncentracijo, nad katero je mogoče dobiti gel. Kritična koncentracija gela je povezana z neprekinjeno dolžino molekularne verige polisaharida; Na moč gela močno vpliva koncentracija in molekulska masa raztopine, na splošno pa se moč gela poveča, ko se koncentracija povečuje [245].

1.3.2.2 Sestavljen sistem Curdlan in Ne-Curdlan

Sestavljanje ne-curdlana s curdlanom na splošno izboljša moč gela polisaharidov [246]. Združevanje konjac gumi in karageenan povečuje stabilnost in gel elastičnost sestavljene strukture omrežja gela ter znatno izboljša njegovo moč gela. Wei Yu et al. sestavljeni karagenan in konjaški gumi ter po sestavljanju razpravljali o strukturi gela. Študija je pokazala, da je bil po sestavljanju karagenana in Konjac gumi izdelan sinergistični učinek in nastala je mrežna struktura, v kateri je prevladoval Carrageenan, v njem se razprši Konjac Gum, njegova mreža gela pa je gostejša od čistega karagenana [247]. Kohyama et al. preučeval sestavljeni sistem karagenan/konjac gumi, rezultati pa so pokazali, da se je z neprekinjenim povečevanjem molekulske mase konjac gumijev napetost sestavljenega gela še naprej povečeval; Konjac gumi z različnimi molekulskimi masami je pokazal podobno tvorbo gela. temperaturo. V tem sestavljenem sistemu nastajanje gel omrežja izvaja Carrageenan, interakcija med obema molekulama Curdlan pa povzroči nastanek šibkih navzkrižnih regij [248]. Nishinari in sod. preučeval sistem Gum -Gum/Konjac Gum Sestavljenja, rezultati pa so pokazali, da je bil učinek monovalentnih kationov na sestavljeni gel bolj izrazit. Lahko poveča sistemski modul in temperaturo tvorbe gela. Dvovalentni kationi lahko v določeni meri spodbujajo nastanek sestavljenih gelov, vendar bodo prekomerne količine povzročile ločevanje faze in zmanjšale modul sistema [246]. Breneer et al. preučevali sestavljanje karageenana, gum in konjac gum, in ugotovili, da lahko karagenan, gumi loputa in konjaški gumi povzročijo sinergistične učinke, optimalno razmerje pa je kobiliran in ko so trije združeni, je sinergistični učinek enak učinku karagenan/konjac gumi, kar kaže na to, da ni posebnega združevanja treh. interakcija [249].

1.3.2.2 Dva sistema spojin, ki nista curdlan

Dva naravna polisaharida, ki nimata lastnosti gela, lahko z združenjem pokažeta lastnosti gela, kar ima za posledico gel izdelke [250]. Združevanje kobilice fižola s ksantanskimi gumi povzroči sinergistični učinek, ki povzroči nastanek novih gelov [251]. Nov gel izdelek lahko dobimo tudi z dodajanjem ksantanskega gumija Konjacu glukomananu za sestavljanje [252]. Wei Yanxia in sod. preučeval reološke lastnosti kompleksa kobilice fižol in ksantanskih gumijev. Rezultati kažejo, da spojina kobilice fižola in ksantanski gumi povzroči sinergistični učinek. Kadar je razmerje volumna spojine 4: 6, najmočnejši sinergistični učinek [253]. Fitzsimons et al. Konjac glukomannan sestavljen s ksantanskim gumi pri sobni temperaturi in pod ogrevanjem. Rezultati so pokazali, da so vse spojine pokazale lastnosti gela, kar odraža sinergistični učinek med obema. Temperatura sestavljanja in strukturno stanje ksantanskega gumija nista vplivala na interakcijo med obema [254]. Guo Shoujun in drugi so preučevali prvotno mešanico prašičjega fižola in ksantanskega gumija, rezultati pa so pokazali, da imata prašičja fižola in ksantanski gumi močan sinergistični učinek. Optimalno razmerje spojinga prašičjega iztrebka fižolovega gumija in ksantanskega gumičnega lepila je 6/4 (w/w). To je 102 -krat več kot od posamezne raztopine sojine gume, gel pa nastane, ko koncentracija sestavljene gume doseže 0,4%. Sestavljeno lepilo ima visoko viskoznost, dobro stabilnost in reološke lastnosti ter je odlična hrana [255].

1.3.3 Združljivost polimernih kompozitov

Združljivost se s termodinamičnega vidika nanaša na doseganje združljivosti na molekularni ravni, znani tudi kot medsebojna topnost. Glede na teorijo modela Flory-Huggins je brezplačna sprememba energije polimernega spojinskega sistema med postopkom sestavljanja v skladu s formulo Gibbs Free Energy:

△���= △���—T△ S (1-1)

Med njimi, △���je kompleksna prosta energija, △���je zapletena toplota, je zapletena entropija; je absolutna temperatura; Kompleksni sistem je združljiv sistem samo, ko se brezplačna energija spremeni △���med kompleksnim procesom [256].

Koncept mešljivosti izhaja iz dejstva, da lahko zelo malo sistemov doseže termodinamično združljivost. Mešljivost se nanaša na sposobnost različnih komponent, da tvorijo homogene komplekse, pogosto uporabljeno merilo pa je, da imajo kompleksi eno samo stekleno prehodno točko.

Za razliko od termodinamične združljivosti se splošna združljivost nanaša na sposobnost vsake komponente v sestavljenem sistemu, da se medsebojno prilagodi, kar je predlagano s praktičnega vidika [257].

Na podlagi splošne združljivosti lahko sisteme polimernih spojin razdelimo na popolnoma združljive, delno združljive in popolnoma nekompatibilne sisteme. Popolnoma združljiv sistem pomeni, da je spojina termodinamično mešljiva na molekularni ravni; delno združljiv sistem pomeni, da je spojina združljiva v določenem območju temperature ali sestave; popolnoma nezdružljiv sistem pomeni, da je spojina mešljivosti na molekularni ravni ni mogoče doseči pri nobeni temperaturi ali sestavi.

Zaradi nekaterih strukturnih razlik in konformacijske entropije med različnimi polimeri je večina sistemov polimernega kompleksa delno združljiva ali nezdružljiva [11, 12]. Odvisno od fazne ločitve sestavljenega sistema in stopnje mešanja se bo združljivost delno združljivega sistema prav tako zelo razlikovala [11]. Makroskopske lastnosti polimernih kompozitov so tesno povezane z njihovo notranjo mikroskopsko morfologijo in fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi vsake komponente. 240], zato je zelo pomembno preučiti mikroskopsko morfologijo in združljivost sestavljenega sistema.

Raziskovalne in karakterizacijske metode za kompatibilnost binarnih spojin:

(1) Temperatura prehoda s steklenim prehodom���metoda primerjave. Primerjava t���spojine s t���njenih komponent, če je samo en T���Pojavi se v spojini, sestavljeni sistem je združljiv sistem; Če obstajata dva t���, in dva t���Položaji spojine so v obeh skupinah sredi točk t���označuje, da je sestavljeni sistem delno združljiv sistem; Če obstajata dva t���, in se nahajajo na položajih obeh komponent T���, kaže, da je sestavljeni sistem nezdružljiv sistem.

T���Testni instrumenti, ki se pogosto uporabljajo pri primerjalni metodi, so dinamični termomehanski analizator (DMA) in diferencialni skenirni kalorimeter (DSC). Ta metoda lahko hitro presodi združljivost sestavljenega sistema, če pa t���od obeh komponent je podobno, en sam t���se bo pojavil tudi po sestavljanju, tako da ima ta metoda določene pomanjkljivosti [10].

(2) Metoda morfološkega opazovanja. Najprej upoštevajte makroskopsko morfologijo spojine. Če ima spojina očitno fazno ločitev, je mogoče predhodno presoditi, da je sestavljeni sistem nezdružljiv sistem. Drugič, mikroskopsko morfologijo in fazno strukturo spojine opazimo z mikroskopom. Dve komponenti, ki sta popolnoma združljivi, bosta tvorila homogeno stanje. Zato lahko spojina z dobro združljivostjo opazi enakomerno porazdelitev faze in majhno velikost delcev faznih faz. in zamegljen vmesnik.

Testni instrumenti, ki se pogosto uporabljajo pri metodi opazovanja topografije, so optični mikroskop in skeniranje elektronskega mikroskopa (SEM). Metoda opazovanja topografije se lahko uporablja kot pomožna metoda v kombinaciji z drugimi metodami karakterizacije。

(3) Metoda preglednosti. V delno združljivem sestavljenem sistemu sta lahko obe komponenti združljivi v določenem območju temperature in sestave, ločitev faz pa bo potekala zunaj tega območja. V procesu preoblikovanja sestavljenega sistema iz homogenega v dvofazni sistem se bo spremenila njegova svetlobna prepustnost, zato lahko njegovo združljivost preučujemo s študijem prosojnosti spojine.

To metodo lahko uporabimo le kot pomožno metodo, ker je, kadar sta lomna količnika obeh polimerov enaka, spojina, dobljena s spojino dveh nekompatibilnih polimerov, prozorna.

(4) Reološka metoda. Pri tej metodi se nenadna sprememba viskoelastičnih parametrov spojine uporablja kot znak fazne ločitve, na primer, nenadna sprememba krivulje viskoznosti in temperature se uporablja za označevanje fazne ločitve in nenadna sprememba navidezne Krivulja strižne napetosti in temperature se uporablja kot znak ločevanja faze. Sistem sestavljanja brez ločitve faze po združevanju ima dobro združljivost, tisti z ločitvijo faze pa so nezdružljivi ali delno združljiv sistem [258].

(5) Hanova metoda krivulje. HAnova krivulja je LG���(���) lg g ”, če Hanova krivulja sestavljenega sistema nima temperaturne odvisnosti in HAN -jeva krivulja pri različnih temperaturah tvori glavno krivuljo, je sestavljeni sistem združljiv; Če je sestavljeni sistem združljiv, je HAN-jeva krivulja odvisna od temperature. Če je HAN -jeva krivulja ločena med seboj pri različnih temperaturah in ne more tvoriti glavne krivulje, je sestavljeni sistem nezdružljiv ali delno združljiv. Zato lahko združljivost sestavljenega sistema presojamo po ločitvi Hanove krivulje.

(6) Metoda viskoznosti raztopine. Ta metoda uporablja spremembo viskoznosti raztopine za karakterizacijo združljivosti sestavljenega sistema. V različnih koncentracijah raztopine je viskoznost spojine prikazana proti sestavku. Če gre za linearno razmerje, to pomeni, da je sestavljeni sistem popolnoma združljiv; Če gre za nelinearno razmerje, to pomeni, da je sestavljeni sistem delno združljiv; Če gre za krivuljo v obliki črke S, potem kaže, da je sestavljeni sistem popolnoma nezdružljiv [10].

(7) Infrardeča spektroskopija. Potem ko sta oba polimera sestavljena, če je združljivost dobra, bodo obstajali interakcije, kot so vodikove vezi, in položaji pasov značilnih skupin na infrardečem spektru vsake skupine na polimerni verigi se bodo premaknili. Odmik značilnih skupinskih pasov kompleksa in vsake komponente lahko presodi združljivost zapletenega sistema.

Poleg tega lahko združljivost kompleksov preučimo tudi s termogravimetričnimi analizatorji, rentgensko difrakcijo, majhno kotno rentgensko razprševanje, razprševanje svetlobe, nevtronsko razprševanje elektronov, jedrsko magnetno resonanco in ultrazvočne tehnike [10].

1.3.4 Raziskovalni napredek hidroksipropil metilceluloze/hidroksipropil škrob

1.3.4.1 Sestavljanje hidroksipropil metilceluloze in drugih snovi

Spojine HPMC in drugih snovi se uporabljajo predvsem v sistemih, ki jih nadzorujejo zdravila, in užitnih ali razgradljivih filmskih embalažnih materialih. Pri uporabi sproščanja z zdravili polimeri, ki so pogosto sestavljeni s HPMC polisaharidi. Abdel-Zaher et al. preučevali strukturno sestavo, toplotno stabilnost in njun odnos z uspešnostjo kompozitov HPMC/PVA, rezultati pa so pokazali, da je v prisotnosti obeh polimerov nekaj mešljivosti [259]. Zabihi in sod. Uporabil HPMC/PLGA kompleks za pripravo mikrokapsul za nadzorovano in trajno sproščanje insulina, ki lahko doseže trajno sproščanje v želodcu in črevesju [260]. Javed et al. Sestavljeni hidrofilni HPMC in hidrofobni PCL in uporabljali komplekse HPMC/PCL kot mikrokapsule za materiale za krmiljenje in trajno sproščanje zdravil, ki se lahko sprostijo v različnih delih človeškega telesa s prilagajanjem razmerja spojinga [261]. Ding et al. preučevali reološke lastnosti, kot so viskoznost, dinamična viskoelastičnost, okrevanje lezenja in tiksotropija kompleksov HPMC/kolagena, ki se uporabljajo na področju nadzorovanega sproščanja zdravil, kar zagotavlja teoretične smernice za industrijske aplikacije [262]. Arthanari, Cai in Rai et al. [263-265] Kompleksi HPMC in polisaharidov, kot so hitozan, ksantanski gumi in natrijev alginat, so bili uporabljeni v procesu cepiva in zdravila, ki je trajno sproščal, rezultati pa so pokazali učinek sproščanja zdravil [263-265].

Pri razvoju užitnih ali razgradljivih filmskih embalažnih materialov so polimeri, ki so pogosto sestavljeni s HPMC, večinoma naravni polimeri, kot so lipidi, beljakovine in polisaharidi. Karaca, Fagundes in Contreras-Oliva et al. Pripravili užitne kompozitne membrane s kompleksi HPMC/lipidov in jih uporabili pri ohranjanju sliv, češnjevega paradižnika in citrusov. Rezultati so pokazali, da so imele kompleksne membrane HPMC/lipidov dober antibakterijski učinek svežega vodenja [266-268]. Shetty, Rubilar in Ding et al. preučevali mehanske lastnosti, toplotno stabilnost, mikrostrukturo in interakcije med komponentami užitnih kompozitnih filmov, pripravljenih iz HPMC, svilenega proteina, izolata sirotek beljakovin in kolagenu [269-271]. Esteghlal et al. Formulirano HPMC z želatino za pripravo užitnih filmov za uporabo v embalažnih materialih na bioloških temeljih [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata in Ortega-Toro et al. Pripravili HPMC/hitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celuloza in HPMC/škrob užitni kompozitni filmi in preučevali njihovo toplotno stabilnost, mehanske lastnosti, mikrostrukturo in antibakterijske lastnosti [139, 272-274]. Spojina HPMC/PLA se lahko uporablja tudi kot embalažni material za hrane, običajno z ekstruzijo [275].

Pri razvoju užitnih ali razgradljivih filmskih embalažnih materialov so polimeri, ki so pogosto sestavljeni s HPMC, večinoma naravni polimeri, kot so lipidi, beljakovine in polisaharidi. Karaca, Fagundes in Contreras-Oliva et al. Pripravili užitne kompozitne membrane s kompleksi HPMC/lipidov in jih uporabili pri ohranjanju sliv, češnjevega paradižnika in citrusov. Rezultati so pokazali, da so imele kompleksne membrane HPMC/lipidov dober antibakterijski učinek svežega vodenja [266-268]. Shetty, Rubilar in Ding et al. preučevali mehanske lastnosti, toplotno stabilnost, mikrostrukturo in interakcije med komponentami užitnih kompozitnih filmov, pripravljenih iz HPMC, svilenega proteina, izolata sirotek beljakovin in kolagenu [269-271]. Esteghlal et al. Formulirano HPMC z želatino za pripravo užitnih filmov za uporabo v embalažnih materialih na bioloških temeljih [111]. Priya, Kondaveeti, Sakata in Ortega-Toro et al. Pripravili HPMC/hitozan HPMC/ksiloglukan, HPMC/etil celuloza in HPMC/škrob užitni kompozitni filmi in preučevali njihovo toplotno stabilnost, mehanske lastnosti, mikrostrukturo in antibakterijske lastnosti [139, 272-274]. Spojina HPMC/PLA se lahko uporablja tudi kot embalažni material za hrane, običajno z ekstruzijo [275].

1.3.4.2 Sestavljanje škroba in drugih snovi

Raziskava o sestavljanju škroba in drugih snovi, ki so se sprva osredotočala na različne hidrofobne alifatske poliestrske snovi, vključno s polilaktično kislino (PLA), polikaprolaktonom (PCL), polibutensko sukcinsko kislino (PBSA) itd. 276]. Muller et al. preučevali strukturo in lastnosti kompozitov škroba/PLA ter interakcijo med obema, rezultati pa so pokazali, da je bila interakcija med obema šibko in da so mehanske lastnosti kompozitov slabe [277]. Correa, Komur in Diaz-Gomez et al. preučevali so mehanske lastnosti, reološke lastnosti, gel lastnosti in združljivost obeh komponent škrob/PCL kompleksov, ki sta bili uporabljeni za razvoj biorazgradljivih materialov, biomedicinskih materialov in materialov za inženirstvo tkiv [278-280]. Ohkika in sod. ugotovili, da je mešanica koruznega škroba in PBSA zelo obetavna. Kadar je vsebnost škroba 5-30%, lahko povečanje vsebnosti škrobnih zrnc poveča modul in zmanjša natezni stres in raztezanje ob prelomu [281,282]. Hidrofobni alifatski poliester je termodinamično nezdružljiv s hidrofilnim škrobom, za izboljšanje faznega vmesnika med škrobom in poliestrom pa se običajno dodajo različni kompatibilizatorji in dodatki. Szadkowska, Ferri in Li et al. preučevali učinke mehčalcev na osnovi silanola, maleinskega anhidridnega lanenega olja in funkcionaliziranih derivatov rastlinskega olja na strukturi in lastnostih kompleksov škroba/PLA [283-285]. Ortega-Toro, Yu et al. za izboljšanje materiala in stabilnosti uporabili citronsko kislino in difenilmetanski diizocianat za združevanje spojine škroba/pCl in škrob/pbsa spojine [286, 287].

V zadnjih letih je bilo opravljenih vedno več raziskav o sestavljanju škroba z naravnimi polimeri, kot so beljakovine, polisaharidi in lipidi. Teklehaimanot, Sahin-Nadeen in Zhang et al. So preučevali fizikalno-kemijske lastnosti škroba/zein, škroba/sirotkinih beljakovin in škroba/želatinskih kompleksov, rezultati pa so dosegli dobre rezultate, ki jih je mogoče uporabiti za biomateriale in kapsule hrane [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52, [52 288, 289]. Lozanno-Navarro, Talon in Ren et al. preučevali prepustnost svetlobe, mehanske lastnosti, antibakterijske lastnosti in koncentracijo hitozana škroba/hitozanskih kompozitnih filmov ter dodali naravne ekstrakte, čajne polifenole in druga naravna antibakterijska sredstva za izboljšanje antibakterijskega učinka kompozitnega filma. Rezultati raziskav kažejo, da ima kompozitni film škroba/hitozana velik potencial pri aktivni embalaži hrane in medicine [290-292]. Kaushik, Ghanbarzadeh, Arvanitoyannis in Zhang et al. preučevali lastnosti škroba/celuloze nanokristalov, škroba/karboksimetilceluloze, škroba/metilceluloze in škroba/hidroksipropilmetilceluloze sestavljenih filmov in glavnih aplikacij v užitnih/biološko razgradljivih pakiranih materialih [293-295]. Dafe, Jumaidin in Lascombes et al. Preučevali so škrob/živilske gumi, kot so škrob/pektin, škrob/agar in škrob/karagenan, ki se uporabljajo predvsem na področju embalaže za hrano in hrano [296-298]. Fizikalno -kemijske lastnosti škroba/koruznega olja tapioka, škroba/lipidnih kompleksov so preučevali Perez in sod.

1.3.4.3 Sestavljanje hidroksipropil metilceluloze in škroba

Trenutno ni veliko raziskav o sestavljenem sistemu HPMC in škroba doma in v tujini, večina pa v matrico škroba doda majhno količino HPMC za izboljšanje starajočega se pojava škroba. Jimenez in sod. uporabil HPMC za zmanjšanje staranja domačega škroba za izboljšanje prepustnosti škrobnih membran. Rezultati so pokazali, da je dodajanje HPMC zmanjšalo staranje škroba in povečalo prožnost kompozitne membrane. Prepustnost kisika kompozitne membrane se je znatno povečala, vendar nepremočljiva zmogljivost ni. Koliko se je spremenilo [301]. Villacres, Basch et al. Sestavljeni HPMC in tapioca škrob za pripravo materialov za kompozitno embalažo HPMC/škroba ter preučevali plastizirajoči učinek glicerina na sestavljeni film in učinke kalijevega sorbata in nisina na antibakterijske lastnosti sestavljenega filma. Rezultati kažejo, da se s povečanjem vsebnosti HPMC elastični modul in natezna trdnost kompozitnega filma povečata, raztezanje ob prelomu se zmanjša, prepustnost vodne pare pa ima majhen učinek; Kalijev sorbat in nisin lahko izboljšata kompozitni film. Antibakterijski učinek dveh antibakterijskih zdravil je boljši, če se uporabljata skupaj [112, 302]. Ortega-Toro et al. preučevali lastnosti kompozitnih membran HPMC/škroba in preučevali učinek citronske kisline na lastnosti kompozitnih membran. Rezultati so pokazali, da je bil HPMC razpršen v neprekinjeni fazi škroba, tako citronska kislina kot HPMC pa sta vplivala na staranje škroba. do določene stopnje inhibicije [139]. Ayorinde in sod. Za prevleko peroralnega amlodipina uporabil HPMC/škrob, rezultati pa so pokazali, da sta bila čas razpada in hitrost sproščanja sestavljenega filma zelo dobra [303].

Zhao Ming et al. proučevali učinek škroba na stopnjo zadrževanja vode HPMC filmov in rezultati so pokazali, da sta imela škrob in HPMC določen sinergistični učinek, kar je povzročilo splošno povečanje stopnje zadrževanja vode [304]. Zhang et al. preučeval filmske lastnosti spojine HPMC/HPS in reološke lastnosti raztopine. Rezultati kažejo, da ima sestavljeni sistem HPMC/HPS določeno združljivost, zmogljivost sestavljene membrane je dobra, reološke lastnosti HPS do HPMC pa imajo dober uravnotežen učinek [305, 306]. Študij o sistemu HPMC/škrobnih spojin z visoko vsebnostjo HPMC je malo in večina jih je v plitvih raziskavah učinkovitosti, teoretičnih raziskav o sistemu spojin pa je relativno malo, zlasti o gelu HPMC/HPS hladno-toplotno obratno. -Hazni kompozitni gel. Mehanske študije so še vedno v praznem stanju.

1.4 Reologija polimernih kompleksov

V procesu obdelave polimernih materialov bo neizogibno prišlo do tečenja in deformacije, reologija pa je veda, ki proučuje zakonitosti tečenja in deformacije materialov [307]. Tok je lastnost tekočih materialov, deformacija pa je lastnost trdnih (kristalnih) materialov. Splošna primerjava pretoka tekočine in trdne deformacije je naslednja:

Pri praktičnih industrijskih uporabi polimernih materialov njihova viskoznost in viskoelastičnost določata njihovo zmogljivost obdelave. V procesu obdelave in oblikovanja lahko s spremembo strižne hitrosti ima viskoznost polimernih materialov veliko večjo velikost. Sprememba [308]. Reološke lastnosti, kot sta viskoznost in strižno redčenje, neposredno vplivajo na nadzor črpanja, perfuzije, disperzije in pršenja med predelavo polimernih materialov in so najpomembnejše lastnosti polimernih materialov.

1.4.1 Viskoelastičnost polimerov

Pod zunanjo silo polimerna tekočina ne more samo teči, ampak tudi kaže na deformacijo, ki kaže nekakšno "viskoelastičnost", njeno bistvo pa je sobivanje "trdno-tekoče dvofazne" [309]. Vendar ta viskoelastičnost ni linearna viskoelastičnost pri majhnih deformacijah, ampak nelinearna viskoelastičnost, kjer ima material velike deformacije in dolgotrajni stres [310].

Naravna polisaharidna vodna raztopina se imenuje tudi hidrosol. V razredčeni raztopini so polisaharidne makromolekule v obliki tuljav, ločenih drug od drugega. Ko se koncentracija poveča na določeno vrednost, se makromolekularne tuljave medsebojno prekrivajo in prekrivajo. Vrednost se imenuje kritična koncentracija [311]. Pod kritično koncentracijo je viskoznost raztopine razmeroma nizka in nanjo ne vpliva hitrost striženja, ki kaže na vedenje newtonske tekočine; Ko dosežemo kritično koncentracijo, se makromolekule, ki se prvotno premikajo izolirano, začnejo medsebojno zapletati, viskoznost raztopine pa se znatno poveča. povečanje [312]; Medtem ko koncentracija presega kritično koncentracijo, opazimo redčenje striženja in raztopina ima ne-newtonsko vedenje tekočine [245].

Nekateri hidrosoli lahko tvorijo gele pod določenimi pogoji, njihove viskoelastične lastnosti pa so običajno značilni modul za shranjevanje g ', modul izgube g "in njihova frekvenčna odvisnost. Modul za shranjevanje ustreza elastičnosti sistema, medtem ko modul izgube ustreza viskoznosti sistema [311]. V razredčenih raztopinah med molekulami ni zapletenosti, zato je v širokem razponu frekvenc G 'veliko manjši od G ″ in je pokazal močno frekvenčno odvisnost. Ker sta G 'in G ″ sorazmerna s frekvenco ω in njegovim kvadratom, ko je frekvenca višja, g ′> g ″. Kadar je koncentracija višja od kritične koncentracije, imata G 'in G ″ še vedno odvisnost od frekvence. Ko je frekvenca nižja, g '<g ″, frekvenca pa se postopoma povečuje, se bosta dva prečkala in v območju visoke frekvence G ′> obrnila na g ′>.

Kritična točka, pri kateri se naravni polisaharidni hidrosol pretvori v gel, se imenuje gelska točka. Obstaja veliko definicij gelske točke, najpogosteje pa je opredelitev dinamične viskoelastičnosti v reologiji. Kadar je modul za shranjevanje g 'sistema enak modulu izgube G ″, je to točka gela in G'> G ″ tvorba gela [312, 313].

Nekatere naravne molekule polisaharida tvorijo šibke povezave, njihova struktura gela pa je zlahka uničena, G 'pa je nekoliko večja od G ", kar kaže na manjšo frekvenčno odvisnost; medtem ko lahko nekatere naravne polisaharidne molekule tvorijo stabilna področja zamreženja, ki. Struktura gela je močnejša, G′ je veliko večji od G″ in nima frekvenčne odvisnosti [311].

1.4.2 Reološko vedenje polimernih kompleksov

Za popolnoma združljiv sistem polimernih spojin je spojina homogena sistem, njegova viskoelastičnost pa je na splošno vsota lastnosti enega samega polimera, njegovo viskoelastičnost pa lahko opišemo s preprostimi empiričnimi pravili [314]. Praksa je dokazala, da homogeni sistem ne pripomore k izboljšanju njegovih mehanskih lastnosti. Nasprotno, nekateri zapleteni sistemi s fazno ločenimi strukturami imajo odlične zmogljivosti [315].

Na združljivost delno združljivega sestavljenega sistema bodo vplivali dejavniki, kot so razmerje med sistemsko spojino, hitrost striženja, temperatura in struktura komponent, ki kažejo združljivost ali ločevanje faze, prehod iz združljivosti v fazno ločevanje pa je neizogiben. kar vodi do pomembnih sprememb viskoelastičnosti sistema [316, 317]. V zadnjih letih je bilo veliko raziskav o viskoelastičnem obnašanju delno združljivih polimernih kompleksnih sistemov. Raziskava kaže, da refloološko vedenje sestavljenega sistema v coni združljivosti predstavlja značilnosti homogenega sistema. V območju faznega ločevanja je reološko vedenje popolnoma drugačno od homogenega območja in izjemno zapleteno.

Razumevanje reoloških lastnosti mešalnega sistema pri različnih koncentracijah, mešalnih razmerjih, strižnih hitrostih, temperaturah itd. je velikega pomena za pravilno izbiro tehnologije predelave, racionalno načrtovanje formul, strog nadzor kakovosti izdelkov in ustrezno zmanjšanje proizvodnje. poraba energije. [309]. Na primer, za materiale, ki so občutljivi na temperaturo, lahko viskoznost materiala spremenite s prilagajanjem temperature. In izboljšajte zmogljivost obdelave; razumeti cono tanjšanja materiala zaradi striga, izbrati ustrezno strižno stopnjo za nadzor zmogljivosti obdelave materiala in izboljšati učinkovitost proizvodnje.

1.4.3 Dejavniki, ki vplivajo na reološke lastnosti spojine

1.4.3.1 Sestava

Fizikalne in kemijske lastnosti ter notranja struktura sestavljenega sistema so celovit odraz skupnih prispevkov lastnosti vsake komponente in interakcije med komponentami. Zato imajo fizikalne in kemijske lastnosti vsake same komponente odločilno vlogo v sestavljenem sistemu. Stopnja združljivosti med različnimi polimeri se zelo razlikuje, nekatere so zelo združljive, nekatere pa skoraj popolnoma nezdružljive.

1.4.3.2 Razmerje sestavljenega sistema

The viscoelasticity and mechanical properties of the polymer compound system will change significantly with the change of the compound ratio. This is because the compound ratio determines the contribution of each component to the compound system, and also affects each component. interakcija in fazna porazdelitev. Xie Yajie in sod. studied chitosan/hydroxypropyl cellulose and found that the viscosity of the compound increased significantly with the increase of hydroxypropyl cellulose content [318]. Zhang Yayuan et al. studied the complex of xanthan gum and corn starch and found that when the ratio of xanthan gum was 10%, the consistency coefficient, yield stress and fluid index of the complex system increased significantly. Očitno [319].

1.4.3.3 Hitrost striženja

Večina polimernih tekočin je psevdoplastične tekočine, ki ne ustrezajo Newtonovemu zakonu toka. Glavna značilnost je, da je viskoznost v bistvu nespremenjena pod nizkim striženjem, viskoznost pa se močno zmanjša s povečanjem hitrosti striženja [308, 320]. Krivulja pretoka polimerne tekočine lahko grobo razdelimo na tri regije: nizko strižno newtonsko regijo, območje redčenja striženja in območje stabilnosti z visoko strižno. When the shear rate tends to zero, the stress and strain become linear, and the flow behavior of the liquid is similar to that of a Newtonian fluid. V tem času se viskoznost nagiba do določene vrednosti, ki se imenuje ničelna viskoznost η0. η0 reflects the maximum relaxation time of the material and is an important parameter of polymer materials, which is related to the average molecular weight of the polymer and the activation energy of viscous flow. In the shear thinning zone, the viscosity gradually decreases with the increase of the shear rate, and the phenomenon of “shear thinning” occurs. Ta cona je tipično pretočno območje pri obdelavi polimernih materialov. In the high shear stability region, as the shear rate continues to increase, the viscosity tends to another constant, the infinite shear viscosity η∞, but this region is usually difficult to reach.

1.4.3.4 Temperatura

Temperatura neposredno vpliva na intenzivnost naključnega toplotnega gibanja molekul, kar lahko pomembno vpliva na medmolekularne interakcije, kot so difuzija, orientacija molekulske verige in prepletanje. Na splošno se med pretokom polimernih materialov gibanje molekulskih verig izvaja v segmentih; Ko se temperatura zvišuje, se prosta prostornina poveča in pretočna odpornost segmentov zmanjša, zato se viskoznost zmanjša. Vendar se pri nekaterih polimerih, ko se temperatura povečuje, med verigami pojavi hidrofobna povezava, zato se viskoznost namesto tega poveča.

Različni polimeri imajo različne stopnje občutljivosti na temperaturo in isti visoki polimer ima različne učinke na delovanje svojega mehanizma v različnih temperaturnih območjih.

1.5 Pomen raziskav, namen raziskovanja in vsebine raziskav v tej temi

1.5.1 Raziskovalni pomen

Čeprav je HPMC varen in užitni material, ki se pogosto uporablja na področju hrane in medicine, ima dobre lastnosti tvorjenja filma, disperzije, zgoščevanja in stabilizacije. HPMC film ima tudi dobro prosojnost, lastnosti oljne pregrade in mehanske lastnosti. Vendar njegova visoka cena (približno 100.000/tono) omejuje široko uporabo, tudi v farmacevtskih aplikacijah z večjo vrednostjo, kot so kapsule. Poleg tega je HPMC toplotno induciran gel, ki obstaja v stanju raztopine z nizko viskoznostjo pri nizki temperaturi in lahko pri visoki temperaturi tvori viskozen trdni gel, zato se procesi obdelave, kot so prevleka, razprševanje in potapljanje pri visoki temperaturi, kar ima za posledico visoko porabo energije in visoke stroške proizvodnje. Lastnosti, kot so nižja viskoznost in trdnost gela HPMC pri nizkih temperaturah, zmanjšujejo obdelavo HPMC v mnogih aplikacijah.

V nasprotju s tem je HPS poceni (približno 20.000/tono) užitni material, ki se pogosto uporablja tudi na področju hrane in medicine. Razlog, zakaj je HPMC tako drag, je, da je surovina celuloza, ki se uporablja za pripravo HPMC, dražja od surovine škrob, ki se uporablja za pripravo HPS. Poleg tega je HPMC cepljen z dvema substituentoma, hidroksipropilom in metoksi. Zaradi tega je postopek priprave zelo zapleten, zato je cena HPMC precej višja od cene HPS. Ta projekt upa, da bo nadomestil nekatere drage HPMC s poceni HPS in znižal ceno izdelka na podlagi ohranjanja podobnih funkcij.

Poleg tega je HPS hladen gel, ki obstaja v viskoelastičnem stanju gela pri nizki temperaturi in tvori tekočo raztopino pri visoki temperaturi. Zato lahko dodajanje HPS v HPMC zmanjša temperaturo gela HPMC in poveča njegovo viskoznost pri nizki temperaturi. in moč gela, ki izboljšuje njeno obdelavo pri nizkih temperaturah. Poleg tega ima HPS užitni film dobre lastnosti kisikove pregrade, zato lahko dodajanje HPS v HPMC izboljša lastnosti kisikove pregrade užitnega filma.

Če povzamemo, kombinacija HPMC in HPS: Najprej ima pomemben teoretični pomen. HPMC je vroč gel, HPS pa hladen gel. Z sestavljanjem obeh je teoretično prehodna točka med vročimi in hladnimi geli. Vzpostavitev sistema HPMC/HPS Hladno in vroče gele in njegove raziskave mehanizmov lahko nudijo nov način za raziskave tovrstnega hladnega in vročega spojinskega sistema gela z obratno fazo ， ustanovljene teoretične smernice. Drugič, lahko zmanjša stroške proizvodnje in izboljša dobiček izdelka. S kombinacijo HPS in HPMC se lahko proizvodni stroški znižajo glede na surovine in porabo proizvodne energije, dobiček izdelka pa je mogoče močno izboljšati. Tretjič, lahko izboljša uspešnost obdelave in razširi aplikacijo. Dodajanje HP -jev lahko poveča koncentracijo in trdnost gela HPMC pri nizki temperaturi in izboljša njegovo zmogljivost obdelave pri nizki temperaturi. Poleg tega je mogoče izboljšati delovanje izdelka. Z dodajanjem HPS za pripravo užitnega sestavljenega filma HPMC/HPS lahko izboljšamo lastnosti kisikove pregrade užitnega filma.

Združljivost polimernega spojinskega sistema lahko neposredno določi mikroskopsko morfologijo in celovite lastnosti spojine, zlasti mehanske lastnosti. Zato je zelo pomembno preučiti združljivost sestavljenega sistema HPMC/HPS. Tako HPMC kot HP sta hidrofilni polisaharidi z isto strukturno enotno glukozo in spremenjeni z istim funkcionalnim hidroksipropilom, kar močno izboljša združljivost sestavljenega sistema HPMC/HPS. Vendar je HPMC hladen gel in HPS je vroč gel, obratno obnašanje gela pa vodi do pojava faznega ločevanja kompouznega sistema HPMC/HPS. In summary, the phase morphology and phase transition of the HPMC/HPS cold-hot gel composite system are quite complex, so the compatibility and phase separation of this system will be very interesting.

Morfološka struktura in reološko vedenje polimernih kompleksnih sistemov sta medsebojno povezana. Po eni strani bo rehološko vedenje med obdelavo močno vplivalo na morfološko strukturo sistema; Po drugi strani lahko reološko vedenje sistema natančno odraža spremembe morfološke strukture sistema. Zato je zelo pomembno preučiti reološke lastnosti sestavljenega sistema HPMC/HPS za vodenje proizvodnje, obdelave in nadzora kakovosti.

Makroskopske lastnosti, kot so morfološka struktura, združljivost in reologija HPMC/HPS hladno in vroče gel sestavljene sistema, so dinamični in na njih vpliva vrsta dejavnikov, kot so koncentracija raztopine, razmerje med spojino, hitrostjo striženja in temperatura. Razmerje med mikroskopsko morfološko strukturo in makroskopsko lastnostjo sestavljenega sistema je mogoče uravnavati z nadzorom morfološke strukture in združljivosti kompozitnega sistema.

1.5.2 Namen raziskovanja

Izdelani je bil HPMC/HPS hladni in vroče površinsko fazno gelsko spojino, preučene so bile njegove reološke lastnosti ter raziskali učinke fizikalne in kemijske strukture komponent, razmerje med spojino in pogoje obdelave na reološke lastnosti sistema. Pripravljen je bil užitni kompozitni film HPMC/HPS in preučevali makroskopske lastnosti, kot so mehanske lastnosti, prepustnost zraka in optične lastnosti filma ter raziskali vplivne dejavnike in zakone. Sistematično preučite fazni prehod, združljivost in fazno ločevanje HPMC/HPS hladnega in vročega gelskega kompleksnega sistema z obratno fazo, raziskujte njegove vplivne dejavnike in mehanizme ter vzpostavijo razmerje med mikroskopsko morfološko strukturo in makroskopske lastnosti. Morfološka struktura in združljivost sestavljenega sistema se uporabljata za nadzor lastnosti sestavljenih materialov.

Da bi dosegli pričakovani namen raziskovanja, bo ta članek opravil naslednje raziskave:

(1) Konstruirajte HPMC/HPS sistem hladne in vroče gelne spojine z reverzno fazo in uporabite reometer za preučevanje reoloških lastnosti raztopine spojine, zlasti učinkov koncentracije, mešanega razmerja in strižne hitrosti na viskoznost in indeks pretoka sestavljeni sistem. Raziskali smo vpliv in zakonitost reoloških lastnosti, kot sta tiksotropija in tiksotropnost, ter predhodno raziskali mehanizem tvorbe hladnega in vročega kompozitnega gela.

(2) Pripravljen je bil HPMC/HPS užitni kompozitni film in za preučevanje vpliva inherentnih lastnosti vsake komponente in razmerje kompozicije na mikroskopski morfologiji sestavljenega filma je bil uporabljen skeniranje elektronskega mikroskopa; Mehanski tester lastnosti je bil uporabljen za preučevanje inherentnih lastnosti vsake komponente, sestave sestavljenega filma Vpliv razmerja in okoljske relativne vlažnosti na mehanske lastnosti sestavljenega filma; Uporaba testerja hitrosti prenosa kisika in UV-Vis spektrofotometra za preučevanje učinkov inherentnih lastnosti komponent in razmerje med spojino na lastnosti kisika in svetlobe kompozitnega filma združljivost in fazno ločevanje hladnega HPMC/HPS Hladno-HPS Vroče inverzno gel kompozitni sistem smo preučevali s skeniranjem elektronske mikroskopije, termogravimetrično analizo in dinamično termomehansko analizo.

(3) Vzpostavljena je bila povezava med mikroskopsko morfologijo in mehanskimi lastnostmi HPMC/HPS hladno-vročega inverznega kompozitnega sistema. Pripravljen je bil užitni kompozitni film HPMC/HPS, vpliv koncentracije spojine in spojine na fazno porazdelitev in fazni prehod vzorca pa smo preučevali z optičnim mikroskopom in metodo barvanja joda; Vzpostavljeno je bilo pravilo vpliva koncentracije spojine in spojine na mehanskih lastnostih in lastnosti prenosa svetlobe v vzorcih. Raziskali smo razmerje med mikrostrukturo in mehanskimi lastnostmi HPMC/HPS hladno-vročega inverznega kompozitnega sistema.

(4) Učinki stopnje substitucije HPS na reološke lastnosti in lastnosti gela v HPMC/HPS hladno-hot-hot-fazni gel kompozitni sistem. Učinke substitucijske stopnje HPS, strižne hitrosti in temperature na viskoznost in druge reološke lastnosti sestavljenega sistema, kot tudi prehodno točko gela, odvisnost modula od frekvence in druge lastnosti gela ter njihove zakonitosti smo proučevali z uporabo reometra. Temperaturno odvisno fazno porazdelitev in fazni prehod vzorcev smo proučevali z barvanjem z jodom in opisali gelacijski mehanizem HPMC/HPS hladno-vročega sistema gela z reverzno fazo.

(5) Učinki spreminjanja kemijske strukture HPS na makroskopske lastnosti in združljivost HPMC/HPS hladno-hot-hot-fazni gel kompozitni sistem. Pripravljen je bil užitni kompozitni film HPMC/HPS, učinek HPS hidroksipropil substitucije na kristalno strukturo in strukturo mikro domene kompozitnega filma pa smo preučevali s sinhrotronsko sevalno tehnologijo rentgenskega razprševanja. Zakon o vplivu stopnje substitucije hidroksipropil HPS na mehanskih lastnostih sestavljene membrane je preučeval mehanski tester lastnosti; Zakon o vplivu HPS substitucije na prepustnost kisika kompozitne membrane je bil preučen s testerjem prepustnosti kisika; HPS hidroksipropil Vpliv stopnje substitucije skupine na toplotno stabilnost kompozitnih filmov HPMC/HPS.

Poglavje 2 Rheološka študija sestavljenega sistema HPMC/HPS

Naravne polimerne užitne filme lahko pripravite z relativno preprostim mokrim metodo [321]. Najprej se polimer raztopi ali dispergira v tekoči fazi, da se pripravi užitna tekočina, ki tvori film, ali suspenzija, ki tvori film, in nato koncentrira z odstranitvijo topila. Tu se operacija običajno izvaja s sušenjem pri nekoliko višji temperaturi. Ta postopek se običajno uporablja za izdelavo predpakiranih užitnih filmov ali za premazovanje izdelka neposredno z raztopino za oblikovanje filma s potapljanjem, ščetkanjem ali brizganjem. Zasnova obdelave užitnega filma zahteva pridobitev natančnih reoloških podatkov o tekočini, ki tvori film, kar je zelo pomembno za nadzor kakovosti izdelkov užitnih embalažnih filmov in premazov [322].

HPMC je toplotno lepilo, ki tvori gel pri visoki temperaturi in je v stanju raztopine pri nizki temperaturi. Ta lastnost termičnega gela naredi svojo viskoznost pri nizki temperaturi zelo nizko, kar ne pripomore k specifičnim proizvodnim postopkom, kot so potapljanje, ščetkanje in potapljanje. Delovanje, kar ima za posledico slabo obdelavo pri nizkih temperaturah. V nasprotju s tem je HPS hladen gel, viskozno stanje gela pri nizki temperaturi in visoka temperatura. Stanje rešitve z nizko viskoznostjo. Zato je mogoče s kombinacijo obeh reoloških lastnosti HPMC, kot je viskoznost pri nizki temperaturi, do določene mere uravnotežimo.

To poglavje se osredotoča na učinke koncentracije raztopine, razmerja spojin in temperaturo na reološke lastnosti, kot so ničelna viskoznost, indeks pretoka in tiksotropija HPMC/HPS hladno-vklopne inverzne gelske spojine. Pravilo dodajanja se uporablja za predhodno razpravljanje o združljivosti sestavljenega sistema.

2.2 Eksperimentalna metoda

2.2.1 Priprava raztopine spojine HPMC/HPS

Najprej tehtamo suh prah HPMC in HPS in mešamo v skladu s koncentracijo 15% (m/m) in različna razmerja 10: 0, 7: 3, 5: 5, 3: 7, 0:10; Nato v vodo C dodajte 70 ° C, hitro premešamo 30 minut pri 120 vrt/min/min, da popolnoma razprši HPMC; Nato raztopino segrejte na nad 95 ° C, z enako hitrostjo hitro premešamo, da popolnoma želatinizira HPS; Želatinizacija se po tem konča, temperatura raztopine smo hitro znižali na 70 ° C, HPMC pa smo popolnoma raztopili z mešanjem s počasno hitrostjo 80 vrt/min 40 minut. (V tem članku so vsi w/w: suha osnovna masa vzorca/skupne mase raztopine).

2.2.2 Reološke lastnosti sestavljenega sistema HPMC/HPS

2.2.2.1 Načelo reološke analize

Rotacijski reometer je opremljen s parom vzporednih sponkah navzgor in navzdol, preprost strižni tok pa je mogoče realizirati z relativnim gibanjem med sponkami. Rheometer lahko preizkusimo v načinu koraka, načinu pretoka in nihanju: v koraku lahko reometer uporabi prehodni stres na vzorcu, ki se uporablja predvsem za testiranje prehodnega značilnega odziva in časa v stanju dinamičnega ravnovesja. Ocenjevanje in viskoelastični odziv, kot so sprostitev stresa, lezenje in okrevanje; V načinu pretoka lahko reometer na vzorec uporabi linearni stres, ki se uporablja predvsem za testiranje odvisnosti viskoznosti vzorca od hitrosti striženja in odvisnosti viskoznosti od temperature in tiktropije; V načinu nihanja lahko reometer ustvari sinusoidno izmenično nihajoči stres, ki se uporablja predvsem za določanje linearnega viskoelastičnega območja, ocene toplotne stabilnosti in temperature gelacije vzorca.

2.2.2.2 Preskusna metoda pretočnega načina

Uporabljena je bila vzporedna plošča s premerom 40 mm, razmik plošče pa je bil nastavljen na 0,5 mm.

1. Viskoznost se spreminja s časom. Testna temperatura je bila 25 ° C, hitrost striženja 800 S-1, čas preskusa pa 2500 s.

2. Viskoznost se razlikuje glede na hitrost striženja. Preskusna temperatura 25 ° C, hitrost pred strigo 800 S-1, čas pred posnetkom 1000 s; Hitrost striženja 10²-10³s.

Strižni stres (τ) in hitrost striženja (γ) sledita zakonu o moči Ostwald-de Waele:

Τ = K.γ N (2-1)

kjer je τ strižna napetost, Pa;

γ je strižna hitrost, s-1;

n je indeks likvidnosti;

K je koeficient viskoznosti, pa · sn.

Razmerje med viskoznostjo (ŋ) Polimerna raztopina in hitrost striženja (γ) lahko vgradi modul Carren:

Med njimi,ŋ0strižna viskoznost, pa s;

ŋ∞je neskončna strižna viskoznost, pa s;

λis čas sprostitve, s;

n je indeks redčenja striženja ；

3. Tristopenjska testna metoda tiksotropije. Preskusna temperatura je 25 ° C, a. Stacionarna faza, hitrost striženja je 1 S-1, čas preskusa pa 50 s; b. Stopnja striženja, hitrost striženja je 1000 S-1, čas preskusa pa 20 s; c. Proces obnovitve strukture, hitrost striženja je 1 S-1, čas preskusa pa 250 s.

V procesu obnovitve strukture je stopnja obnovitve strukture po različnih časih obnovitve izražena s stopnjo obnovitve viskoznosti:

Dsr = ŋt ⁄ ŋ╳100%

Med njimi,ŋt je viskoznost v času strukturnega okrevanja TS, PA;

hŋje viskoznost na koncu prve faze, pa s.

2.3 Rezultati in razprava

2.3.1 Vpliv strižnega časa na reološke lastnosti sestavljenega sistema

Navidezna viskoznost lahko s konstantno hitrostjo striženja kaže različne trende z naraščajočim časom striženja. Slika 2-1 prikazuje značilno krivuljo viskoznosti v primerjavi s časom v sestavljenem sistemu HPMC/HPS. Iz slike je razvidno, da se navidezna viskoznost s podaljšanjem časa striženja neprekinjeno zmanjšuje. Ko čas striženja doseže približno 500 s, viskoznost doseže stabilno stanje, kar kaže na to, da ima viskoznost sestavljenega sistema pod strižnim hitrostjo določeno vrednost. Časovna odvisnost od tiksotropije je razstavljena v določenem časovnem obdobju.

Zato je pri preučevanju zakona o variaciji viskoznosti sestavljenega sistema s hitrostjo striženja pred resničnim preskusom striženja v stanju dinamičnega ravnovesja potrebno določeno obdobje predhodnika visokega hitrosti, da se odpravi vpliv tiksotropije na sestavljeni sistem . Tako dobimo zakon o spreminjanju viskoznosti s hitrostjo striženja kot enega faktorja. V tem poskusu je viskoznost vseh vzorcev dosegla stacionarno stanje pred 1000 s z visoko hitrostjo striženja 800 1/s s časom, ki tukaj ni prikazan. Zato je bilo v prihodnji eksperimentalni zasnovi predhodno striženje 1000 s z visoko hitrostjo striženja 800 1/s, da se odpravi učinek tiksotropije vseh vzorcev.

2.3.2 Vpliv koncentracije na reološke lastnosti sestavljenega sistema

Na splošno se viskoznost polimernih raztopin poveča s povečanjem koncentracije raztopine. Slika 2-2 prikazuje učinek koncentracije na strižno hitrost odvisnosti viskoznosti formulacij HPMC/HPS. Na sliki lahko vidimo, da se z isto strižno hitrostjo viskoznost sestavljenega sistema postopoma povečuje s povečanjem koncentracije raztopine. Viskoznost spojinskih raztopin HPMC/HPS z različnimi koncentracijami se je s povečanjem strižne tanjšanja postopoma zmanjševala s povečanjem strižne tanjševanja, kar je kazalo, da sestavljene raztopine z različnimi koncentracijami pripadajo psevdoplastični tekočini. Vendar je odvisnost od strižne hitrosti viskoznosti pokazala drugačen trend s spremembo koncentracije raztopine. Kadar je koncentracija raztopine nizka, je fenomen striženja sestavljene raztopine majhen; S povečanjem koncentracije raztopine je bolj očiten fenomen striženja sestavljene raztopine.

2.3.2.1 Vpliv koncentracije na ničelno strižno viskoznost sestavljenega sistema

Krivulje hitrosti viskoznosti-striženja sestavljenega sistema v različnih koncentracijah je bilo nameščeno z modelom Carrena in ekstrapolirano je bila ničelna viskoznost spojine (0,9960 <R₂ <0,9997). Vpliv koncentracije na viskoznost sestavljene raztopine je mogoče nadalje preučiti s preučevanjem razmerja med ničelno strižno viskoznostjo in koncentracijo. Na sliki 2-3 je razvidno, da razmerje med ničelno viskoznostjo in koncentracijo sestavljene raztopine sledi zakonu moči:

kjer sta K in M ​​konstante.

V dvojnem logaritmični koordinati, odvisno od koncentracije, je odvisno od obsega naklona M razvidno, da ima odvisnost od koncentracije dva različna trenda. Po teoriji Dio-Edwards je pri nizki koncentraciji naklon višji (M = 11,9, R2 = 0,9942), ki spada v razredčeno raztopino; Medtem ko je pri visoki koncentraciji naklon relativno nizek (M = 2,8, R2 = 0,9822), ki spada v pod koncentrirano raztopino. Zato lahko kritično koncentracijo C* sestavljenega sistema določimo, da je 8% skozi stičišče teh dveh regij. Glede na skupno razmerje med različnimi stanji in koncentracijami polimerov v raztopini je predlagan model molekularnega stanja HPMC/HPS sestavljenega sistema v nizko temperaturni raztopini, kot je prikazano na sliki 2-3.

HPS je hladen gel, je stanje gela pri nizki temperaturi in je stanje raztopine pri visoki temperaturi. Pri preskusni temperaturi (25 ° C) je HPS stanje gela, kot je prikazano na območju modrega omrežja na sliki; Nasprotno, HPMC je vroč gel, pri preskusni temperaturi je v stanju raztopine, kot je prikazano v molekuli rdeče črte.

V razredčeni raztopini c <c*molekularne verige HPMC obstajajo predvsem kot neodvisne verižne strukture, izključeni volumen pa verige ločijo drug od drugega; Poleg tega faza HPS gela v interakciji z nekaj molekulami HPMC, da tvori celotno obliko in HPMC neodvisne molekularne verige obstajajo ločeno drug od drugega, kot je prikazano na sliki 2-2A.

Z naraščajočo koncentracijo se je razdalja med neodvisnimi molekularnimi verigami in faznimi regijami postopoma zmanjševala. Ko dosežemo kritično koncentracijo C*, se molekule HPMC, ki delujejo s fazo gela HPS, postopoma povečujejo, in neodvisne molekularne verige HPMC se začnejo povezati med seboj, tako in povezan med seboj. Stanje mikrogela je prikazano na sliki 2-2B.

Z nadaljnjim povečanjem koncentracije, c> c*, se razdalja med fazami gela HPS še dodatno zmanjša, zapletene polimerne verige HPMC in fazno območje HPS postanejo bolj zapletene in interakcija je intenzivna, zato ima rešitev vedenje Podobno kot pri polimernih talinah, kot je prikazano na sliki 2-2C.

2.3.2.2 Vpliv koncentracije na vedenje tekočine sestavljenega sistema

Zakon o moči Ostwald-de Waele (glej formulo (2-1)) se uporablja za prileganje krivulj strižne napetosti in strižne hitrosti (ni prikazano v besedilu) sestavljenega sistema z različnimi koncentracijami ter koeficient indeksa pretoka N in viskoznosti K lahko dobite. , rezultat prileganja je, kot je prikazano v tabeli 2-1.

Tabela 2-1 Indeks vedenja pretoka (N) in indeks konsistence tekočine (k) raztopine HPS/HPMC z različno koncentracijo pri 25 ° C

Pretočni eksponent newtonske tekočine je n = 1, pretočni eksponent psevdoplastične tekočine je n <1, dlje N pa odstopa od 1, močnejša je psevdoplastičnost tekočine, pretočni eksponent dilatantne tekočine pa je n> 1. Iz tabele 2-1 je razvidno, da so N vrednosti sestavljenih raztopin z različnimi koncentracijami manjše od 1, kar kaže, da so sestavljene raztopine vse psevdoplastične tekočine. Pri nizkih koncentracijah je N vrednost rekonstituirane raztopine blizu 0, kar kaže na to, da je raztopina nizko koncentracijske spojine blizu newtonske tekočine, saj v raztopini nizko koncentracijske spojine polimerne verige obstajajo neodvisno drug od drugega. S povečanjem koncentracije raztopine se je N vrednost sestavljenega sistema postopoma zmanjševala, kar je kazalo, da je povečanje koncentracije povečalo psevdoplastično vedenje spojinske raztopine. Interakcije, kot je zapletenost, so se pojavile med fazo in s fazo HPS, njegovo vedenje pretoka pa je bilo bližje vedenju polimera.

Pri nizki koncentraciji je koeficient viskoznosti k sestavljenega sistema majhen (c <8%, k <1 pa · sn), s povečanjem koncentracije pa se vrednost k se postopoma povečuje Sestavljeni sistem se je zmanjšal, kar je skladno s koncentracijsko odvisnostjo ničelne strižne viskoznosti.

2.3.3 Vpliv razmerja spojine na reološke lastnosti sestavljenega sistema

Slika 2-4 Viskoznost v primerjavi s strižno hitrostjo raztopine HPMC/HPS z različnim razmerjem mešanice pri 25 ° C

Tabela 2-2 Indeks vedenja pretoka (N) in indeks konsistence tekočine (k) raztopine HPS/HPMC z različnim razmerjem mešanice pri 25 °

Slike 2-4 prikazujejo učinek razmerja spojin na odvisnost od strižne hitrosti viskoznosti raztopine HPMC/HPS. Iz slike je razvidno, da se viskoznost sestavljenega sistema z nizko vsebnostjo HPS (HPS <20%) ne spreminja bistveno s povečanjem hitrosti striženja, predvsem zato, ker v sestavljenem sistemu z nizko vsebnostjo HPS HPMC v stanju raztopine Pri nizki temperaturi je neprekinjena faza; Viskoznost sestavljenega sistema z visoko vsebnostjo HPS se postopoma zmanjšuje s povečanjem strižne hitrosti, kar kaže na očiten fenomen striženja, kar kaže na to, da je spojinska raztopina psevdoplastična tekočina. Z enako hitrostjo striženja se viskoznost sestavljene raztopine poveča s povečanjem vsebnosti HPS, kar je predvsem zato, ker je HPS v bolj viskoznem stanju gela pri nizki temperaturi.

Uporaba zakona o moči Ostwald-de Waele (glej formulo (2-1)), da se prilegajo krivulji strižne napetosti s strigo (ni prikazano v besedilu) sestavljenih sistemov z različnimi razmerji K, rezultati prileganja so prikazani v tabeli 2-2. Iz tabele je razvidno, da je 0,9869 <R2 <0,9999, rezultat prileganja je boljši. Indeks pretoka n sestavljenega sistema se s povečanjem vsebnosti HPS postopoma zmanjšuje, medtem ko koeficient viskoznosti K kaže postopno povečanje trenda s povečanjem vsebnosti HPS, kar kaže, da dodajanje HPS naredi sestavljeno rešitev bolj viskozno in težko pretočiti . Ta trend je skladen z Zhangovimi rezultati raziskav, vendar je za isto razmerje med spojingom N vrednost sestavljene raztopine višja od Zhangovega rezultata [305], kar je predvsem zato, ker je bilo v tem poskusu izvedeno predhodno striženje, da bi odpravili učinek tiksotropije je odpravljen; Rezultat Zhanga je rezultat kombiniranega delovanja tiksotropije in hitrosti striženja; Ločitev teh dveh metod bo podrobno obravnavana v 5. poglavju.

2.3.3.1 Vpliv razmerja spojine na ničelno strižno viskoznost sestavljenega sistema

Razmerje med reološkimi lastnostmi homogenega polimernega sestavljenega sistema in reološkimi lastnostmi komponent v sistemu je v skladu s pravilom logaritmičnega seštevanja. For a two-component compound system, the relationship between the compound system and each component can be expressed by the following equation:

Med njimi je F parameter reološke lastnosti zapletenega sistema;

F1, F2 so reološki parametri komponente 1 in komponente 2;

∅1 in ∅2 sta masni frakciji komponente 1 in komponente 2 oziroma ∅1 ∅2.

Zato je mogoče ničelno viskoznost sestavljenega sistema po spojini z različnimi razmerji spojin izračunati po načelu logaritmičnega seštevanja za izračun ustrezne predvidene vrednosti. Eksperimentalne vrednosti sestavljenih raztopin z različnimi spojinskimi razmerji so bile še vedno ekstrapolirane z Carrenom, ki je prilegal krivuljo hitrosti viskoznosti. Predvidena vrednost ničelne strižne viskoznosti sestavljenega sistema HPMC/HPS z različnimi spojinskimi razmerji primerjamo z eksperimentalno vrednostjo, kot je prikazano na sliki 2-5.

Del pikčaste črte na sliki je predvidena vrednost ničelne strižne viskoznosti sestavljene raztopine, ki jo dobimo s pravilom logaritmične vsote, in pikčasti linijski graf je eksperimentalna vrednost sestavljenega sistema z različnimi spojinskimi razmerji. Iz slike je razvidno, da ima eksperimentalna vrednost sestavljene raztopine določeno pozitivno negativno devizacijo glede na pravilo spojin nizka temperatura struktura "morskega otoka" dvofaznega sistema; in z neprekinjenim zmanjševanjem razmerja HPMC/HPS se je neprekinjena faza sestavljenega sistema spremenila po tem, ko je bilo razmerje med spojino 4: 6. Poglavje podrobno obravnava raziskavo.

Iz slike je jasno razvidno, da ima sestavljeni sistem, ko je razmerje spojine HPMC/HPS, negativno odstopanje, kar je lahko zato, ker se HPS z visoko viskoznostjo porazdeli v razpršeno fazno stanje v nižji viskoznosti HPMC neprekinjene fazne srednje . S povečanjem vsebnosti HPS je v sestavljenem sistemu pozitivno odstopanje, kar kaže, da se v sestavljenem sistemu trenutno pojavlja neprekinjeni fazni prehod. HPS z visoko viskoznostjo postane neprekinjena faza sestavljenega sistema, medtem ko se HPMC razprši v neprekinjeni fazi HPS v bolj enakomernem stanju.

2.3.3.2 Vpliv razmerja spojine na vedenje tekočine sestavljenega sistema

Slike 2-6 prikazujejo indeks pretoka n sestavljenega sistema kot funkcijo vsebine HPS. Ker je indeks pretoka N nameščen iz log-logaritmične koordinate, je n tukaj linearna vsota. Iz slike je razvidno, da se s povečanjem vsebnosti HPS indeks pretoka n sestavljenega sistema postopoma zmanjšuje, kar kaže na to, da HPS zmanjšuje newtonske lastnosti tekočine sestavljene raztopine in izboljša njegovo psevdoplastično vedenje tekočine. Spodnji del je stanje gela z večjo viskoznostjo. Iz slike je razvidno tudi, da je razmerje med indeksom pretoka sestavljenega sistema in vsebnostjo HPS v skladu z linearnim odnosom (R2 je 0,98062), kar kaže, da ima sestavljeni sistem dobro združljivost.

2.3.3.3 Vpliv razmerja spojin na koeficient viskoznosti sistema sestavljanja

Slika 2-7 prikazuje koeficient viskoznosti k sestavljene raztopine kot funkcijo vsebnosti HPS. Iz slike je razvidno, da je k vrednost čistega HPMC zelo majhna, medtem ko je k vrednost K čistega HPS največja, ki je povezana z lastnosti gela HPMC in HPS nizka temperatura. Kadar je vsebnost komponente z nizko viskoznostjo visoka, torej kadar je vsebnost HPS nizka, je koeficient viskoznosti sestavljene raztopine blizu komponente z nizko viskoznostjo HPMC; Medtem ko je vsebnost komponente z visoko viskoznostjo visoka, se vrednost K sestavljene raztopine poveča s povečanjem vsebnosti HPS, kar je kazalo, da je HPS povečal viskoznost HPMC pri nizki temperaturi. To v glavnem odraža prispevek viskoznosti neprekinjene faze k viskoznosti sestavljenega sistema. V različnih primerih, ko je komponenta z nizko viskoznostjo neprekinjena faza in je komponenta z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, je prispevek neprekinjene fazne viskoznosti k viskoznosti sestavljenega sistema očitno drugačen. Kadar je HPMC z nizko viskoznostjo neprekinjena faza, viskoznost sestavljenega sistema večinoma odraža prispevek viskoznosti neprekinjene faze; in ko je HPS z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, bo HPMC kot razpršena faza zmanjšala viskoznost HPS z visoko viskoznostjo. učinek.

2.3.4 Tiksotropija

Tiksotropija lahko uporabimo za oceno stabilnosti snovi ali več sistemov, ker lahko tiksotropija pridobi informacije o notranji strukturi in stopnji škode pod strižno silo [323-325]. Tiksotropija je lahko povezana z časovnimi učinki in zgodovino striženja, kar vodi do mikrostrukturnih sprememb [324, 326]. Tristopenjska tiksotropna metoda je bila uporabljena za preučevanje učinka različnih spojinskih razmerij na tiksotropne lastnosti sistema za spojin. Kot je razvidno iz slik 2-5, so vsi vzorci pokazali različne stopnje tiksotropije. Pri nizkih strižnih hitrostih se je viskoznost spojinske raztopine znatno povečala s povečanjem vsebnosti HPS, kar je bilo skladno s spremembo ničelne viskoznosti z vsebnostjo HPS.

Strukturna stopnja okrevanja DSR sestavljenih vzorcev v različnih časih okrevanja se izračuna po formuli (2-3), kot je prikazano v tabeli 2-1. Če ima DSR <1, ima vzorec nizko strižno odpornost in vzorec je tiksotropski; Nasprotno, če je DSR> 1, ima vzorec antitiksotropijo. Iz tabele lahko vidimo, da je vrednost DSR čistega HPMC zelo visoka, skoraj 1, to je zato, ker je molekula HPMC toga veriga, njegov čas sprostitve pa je kratek, struktura pa se hitro povrne pod visoko strižno silo. Vrednost DSR HPS je sorazmerno nizka, kar potrjuje močne tiksotropne lastnosti, predvsem zato, ker je HPS prožna veriga in je njegov sprostitveni čas dolg. Struktura se v času testiranja ni popolnoma okrevala.

For the compound solution, in the same recovery time, when the HPMC content is greater than 70%, the DSR decreases rapidly with the increase of the HPS content, because the HPS molecular chain is a flexible chain, and the number of rigid molecular chains V sestavljenem sistemu se poveča z dodatkom HPS. Če se zmanjša, se čas sprostitve celotnega molekularnega segmenta sestavljenega sistema podaljša in tiksotropije sestavljenega sistema ni mogoče hitro obnoviti pod delovanjem visokega striženja. When the content of HPMC is less than 70%, the DSR increases with the increase of the content of HPS, which indicates that there is an interaction between the molecular chains of HPS and HPMC in the compound system, which improves the overall rigidity of molecular Segmenti v sestavljenem sistemu in skrajšajo čas sprostitve sestavljenega sistema, tiksotropija pa zmanjša.

Poleg tega je bila vrednost DSR sestavljenega sistema bistveno nižja od vrednosti čistega HPMC, kar je kazalo, da se je tiksotropija HPMC znatno izboljšala z združevanjem. Vrednosti DSR večine vzorcev v sestavljenem sistemu so bile večje od vrednosti čistega HPS, kar kaže, da je bila stabilnost HPS do določene mere izboljšana.

Iz tabele je razvidno tudi, da v različnih obdobjih obnovitve vrednosti DSR kažejo najnižjo točko, ko je vsebnost HPMC 70%, in ko je vsebnost škroba večja od 60%, je vrednost DSR kompleksa višja od čiste HPS. Vrednosti DSR znotraj 10 s vseh vzorcev so zelo blizu končnim vrednostim DSR, kar kaže na to, da je struktura sestavljenega sistema v osnovi opravljala večino nalog obnovitve strukture v 10 s. Omeniti velja, da so kompozitni vzorci z visoko vsebnostjo HPS pokazali trend naraščanja sprva in nato zmanjšanje s podaljšanjem časa okrevanja, kar je kazalo, da so sestavljeni vzorci pokazali tudi določeno stopnjo tiksotropije pod delovanjem nizkega striženja in njihova struktura bolj nestabilna.

Kvalitativna analiza tristopenjske tikotropije je skladna s prijavljenimi rezultati testa tiksotropnega obroča, vendar so rezultati kvantitativne analize v neskladju z rezultati testa tiksotropnega obroča. Tiksotropija sestavljenega sistema HPMC/HPS je bila izmerjena s tiksotropno metodo obroča s povečanjem vsebnosti HPS [305]. Degeneracija se je najprej zmanjšala in nato povečala. Tiksotropni test obroča lahko samo špekulira obstoj tiksotropnega pojava, vendar ga ne more potrditi, ker je tiksotropni obroč rezultat sočasnega delovanja strižnega časa in hitrosti striženja [325-327].

2.4 Povzetek tega poglavja

V tem poglavju smo kot glavne surovine uporabili toplotni gel HPMC in hladni gel HPS za izdelavo dvofaznega kompozitnega sistema hladnega in vročega gela. Vpliv reoloških lastnosti, kot so viskoznost, vzorec pretoka in tiksotropija. Glede na skupno razmerje med različnimi stanji in koncentracijami polimerov v raztopini je predlagan model molekularnega stanja HPMC/HPS sestavljenega sistema v nizki temperaturni raztopini. Glede na načelo logaritmičnega povzetka lastnosti različnih komponent v sestavljenem sistemu smo preučevali združljivost sestavljenega sistema. Glavne ugotovitve so naslednje:

1. Vzorci z različnimi koncentracijami so pokazali določeno stopnjo redčenja striženja, stopnja striženja pa se je povečala s povečanjem koncentracije.
2. S povečanjem koncentracije se je indeks pretoka sestavljenega sistema zmanjšal, koeficient viskoznosti in viskoznosti z ničelno strigo pa se je povečal, kar kaže na to, da se je povečalo trdno vedenje sestavljenega sistema.
3. V sestavljenem sistemu HPMC/HPS obstaja kritična koncentracija (8%), pod kritično koncentracijo pa se molekularne verige HPMC in območje faz HPS gela v sestavljeni raztopini ločijo drug od drugega in obstajajo neodvisno; Ko je dosežena kritična koncentracija, v sestavljeni raztopini nastane mikrogelno stanje s fazo HPS kot gel središče, molekularne verige HPMC pa so prepletene in povezane med seboj; Nad kritično koncentracijo so natrpane makromolekularne verige HPMC in njihovo prepletanje s fazno območje HPS bolj zapletene, interakcija pa je bolj zapletena. bolj intenzivno, zato se raztopina obnaša kot polimerna talina.
4. Razmerje spojin pomembno vpliva na reološke lastnosti spojinske raztopine HPMC/HPS. With the increase of HPS content, the shear thinning phenomenon of the compound system is more obvious, the flow index gradually decreases, and the zero-shear viscosity and viscosity coefficient gradually increase. poveča, kar kaže, da se trdno podobno vedenje kompleksa znatno izboljša.
5. ZEZNA SIRSKA VISKOSONOSTI SESTAVNEGA SISTEMA kaže določeno pozitivno negativno devizacijo glede na pravilo logaritmičnega seštevanja. Sestavljeni sistem je dvofazni sistem z neprekinjeno fazno razpršeno fazno strukturo "morja-otoka" pri nizki temperaturi in, ker se je razmerje med spojino HPMC/HPS po 4: 6 zmanjšalo, se je neprekinjena faza sestavljenega sistema spremenila.
6. Obstaja linearno razmerje med indeksom pretoka in razmerjem spojinga sestavljenih raztopin z različnimi razmerji, kar kaže na to, da ima sistem za spojin dobro združljivost.
7. Za sestavljeni sistem HPMC/HPS, kadar je komponenta z nizko viskoznostjo neprekinjena faza in je komponenta z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, je prispevek neprekinjene fazne viskoznosti k viskoznosti sestavljenega sistema bistveno drugačen. Kadar je HPMC z nizko viskoznostjo neprekinjena faza, viskoznost sestavljenega sistema v glavnem odraža prispevek viskoznosti neprekinjene faze; Medtem ko je HPS z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, bo HPMC kot razpršena faza zmanjšala viskoznost HPS z visoko viskoznostjo. učinek.
8. Tristopenjska tiksotropija je bila uporabljena za preučevanje učinka razmerja spojinga na tiksotropijo sestavljenega sistema. Tiksotropija sestavljenega sistema je pokazala trend najprej zmanjševanja in nato povečanja z zmanjšanjem razmerja medsebojne povezave HPMC/HPS.
9. Zgornji eksperimentalni rezultati kažejo, da so bile z sestavljanjem HPMC in HPS reološke lastnosti obeh komponent, kot so viskoznost, strižno redčenje pojava in tikotropija, do določene mere uravnotežene.

Poglavje 3 Priprava in lastnosti HPMC/HPS užitnih kompozitnih filmov

Polimerna spojina je najučinkovitejši način za doseganje komponentnih večkomponentnih zmogljivosti, razvijanje novih materialov z odlično zmogljivostjo, znižanje cen izdelkov in razširitev uporabe paleta materialov [240-242, 328]. Nato je zaradi nekaterih molekulskih strukturnih razlik in konformacijske entropije med različnimi polimeri večina sistemov polimernih spojinkih nezdružljivih ali delno združljivih [11, 12]. Mehanske lastnosti in druge makroskopske lastnosti polimernega spojinskega sistema so tesno povezane s fizikalno -kemijskimi lastnostmi vsake komponente, razmerjem sestavljanja vsake komponente, združljivostjo med komponentami in notranjo mikroskopsko strukturo in drugimi dejavniki [240, 329].

Z vidika kemijske strukture sta tako HPMC kot HP -ji hidrofilni curdlan, imata enako strukturno enoto - glukozo in jih spreminja enaka funkcionalna skupina - hidroksipropilna skupina, zato bi morala imeti HPMC in HPS dobro fazo. Capacitance. Vendar je HPMC toplotno induciran gel, ki je v stanju raztopine z zelo nizko viskoznostjo pri nizki temperaturi in tvori koloid pri visoki temperaturi; HPS je hladno induciran gel, ki je gel z nizko temperaturo in je v stanju raztopine pri visoki temperaturi; Pogoji in vedenje gela so popolnoma nasprotni. Sestavljanje HPMC in HPS ne pripomore k tvorbi homogenega sistema z dobro združljivostjo. Ob upoštevanju kemijske strukture in termodinamike je velikega teoretičnega pomena in praktične vrednosti sestaviti HPMC s HPS za vzpostavitev hladno-vročega gelskega spojinskega sistema.

To poglavje se osredotoča na preučevanje inherentnih lastnosti komponent v sistemu HPMC/HPS hladno in vroče gele , in lastnosti toplotnega padca sestavljenega sistema. In vpliv makroskopskih lastnosti, kot so lastnosti kisikove pregrade.

3.1 Materiali in oprema

3.1.1 Glavni eksperimentalni materiali

3.1.2 Glavni instrumenti in oprema

3.2 Eksperimentalna metoda

3.2.1 Priprava HPMC/HPS Užitni kompozitni film

15% (m/m) suhega prahu HPMC in HPS je bil pomešan s 3% (m/m) Polietilen glikol mehčalec je bil sestavljen v deionizirano vodo, da smo dobili sestavljeno tekočino, ki tvori film, in jedilni sestavljeni film HPMC/ HPS smo pripravili po metodi vlivanja.

Metoda priprave: najprej tehtamo suhi prah HPMC in HPS in jih zmešamo v skladu z različnimi razmerji; Nato dodajte v vodo 70 ° C in hitro premešajte pri 120 vrt/min 30 minut, da se popolnoma razprši HPMC; Nato raztopino segrejte na nad 95 ° C, hitro mešajte z isto hitrostjo 1 uro, da popolnoma želatinizira HPS; Po končani želatinizaciji se temperatura raztopine hitro zmanjša na 70 ° C, raztopino pa mešamo s počasno hitrostjo 80 vrt/min 40 minut. Popolnoma raztopi HPMC. V polistirensko petrijsko posodo nalijte 20 g mešane raztopine za oblikovanje filma s premerom 15 cm, ga vržemo ravno in posušite pri 37 ° C. Posušeni film se odlepi z diska, da dobi užitno sestavljeno membrano.

Užitni filmi so bili več kot 3 dni pred testiranjem v višini 57% vlažnosti, delež užitnega filma, ki se uporablja za mehansko testiranje lastnosti, pa je bil uravnotežen pri 75% vlažnosti več kot 3 dni.

3.2.2 Mikromorfologija užitnega kompozitnega filma HPMC/HPS

3.2.2.1 Načelo analize skeniranja elektronskega mikroskopa

Elektronska pištola na vrhu skenirajoče elektronske mikroskopije (SEM) lahko oddaja veliko količino elektronov. Po zmanjšanju in osredotočenosti lahko tvori elektronski žarek z določeno energijo in intenzivnostjo. Po določenem času in vesoljskem vrstnem redu, ki ga poganja magnetno polje skenirajoče tuljave, pregleda površino vzorčne točke. Due to the difference in the characteristics of the surface micro-area, the interaction between the sample and the electron beam will generate secondary electron signals with different intensities, which are collected by the detector and converted into electrical signals, which are amplified by the video and input to The grid of the picture tube, after adjusting the brightness of the picture tube, a secondary electron image can be obtained that can reflect the morphology and characteristics of the micro-region on the surface of the sample. V primerjavi s tradicionalnimi optičnimi mikroskopi je ločljivost SEM sorazmerno visoka, približno 3nm-6nm površinske plasti vzorca, ki je bolj primeren za opazovanje mikro strukturnih značilnosti na površini materialov.

3.2.2.2 Testna metoda

Užitni film je bil nameščen v sušenju za sušenje in izbrana je bila ustrezna velikost užitnega filma, prilepila na SEM posebni vzorčni fazi s prevodnim lepilom in nato zlati z vakuumskim oblogom. Med testom smo vzorec dali v SEM in opazili mikroskopsko morfologijo vzorca in fotografirali 300 -krat in 1000 -krat povečavo pod napetostjo pospeševanja elektronskega žarka 5 kV.

3.2.3 Lahka prepustnost HPMC/HPS Užitni kompozitni film

3.2.3.1 Načelo analize UV-vis spektrofotometrije

UV-vis spektrofotometer lahko oddaja svetlobo z valovno dolžino 200 ~ 800nm ​​in jo obseva na predmetu. Nekatere specifične valovne dolžine svetlobe v vpadni svetlobi absorbirajo material, molekularni vibracijski prehod energije in elektronski prehod energije pa pride. Ker ima vsaka snov različne molekularne, atomske in molekularne prostorske strukture, ima vsaka snov svoj specifični absorpcijski spekter, vsebnost snovi pa lahko določimo ali določimo glede na stopnjo absorbance pri nekaterih specifičnih valovnih dolžinah na absorpcijskem spektru. Zato je UV-vis spektrofotometrična analiza eno od učinkovitih sredstev za preučevanje sestave, strukture in interakcije snovi.

Ko žarek svetlobe zadene predmet, del vpadne svetlobe absorbira predmet, drugi del vpadne luči pa se prenaša skozi predmet; Razmerje prenosne intenzivnosti svetlobe in intenzivnosti svetlobe je prepustnost.

Formula za razmerje med absorbanco in prepustnostjo je:

Med njimi je A absorbanca;

T je prepustnost, %.

Končna absorbanca je bila enakomerno popravljena z absorbanco × 0,25 mm/debelino.

3.2.3.2 Testna metoda

Pripravite 5% raztopine HPMC in HPS, zmešajte jih po različnih razmerjih, vlijte 10 g raztopine za oblikovanje filma v polistirensko petrijsko posodo s premerom 15 cm in jih posušite pri 37 ° C, da tvorijo film. Užitni film prerežite na 1 mm × 3 mm pravokotni trak, ga dajte v kuvet in naredite užitni film blizu notranje stene kuvete. Za skeniranje vzorcev na celotni valovni dolžini 200-800 nm je bil uporabljen UV-3802 UV-Vis spektrofotometer, vsak vzorec pa 5-krat.

3.2.4 Dinamične termomehanične lastnosti užitnih kompozitnih filmov HPMC/HPS

3.2.4.1 Načelo dinamične termomehanske analize

Dinamična termomehanska analiza (DMA) je instrument, ki lahko meri razmerje med maso in temperaturo vzorca pod določeno udarno obremenitvijo in programirano temperaturo ter lahko preizkusi mehanske lastnosti vzorca pod delovanjem periodičnega izmeničnega napetosti in časa, časa, časa, časa, časa, časa temperatura in temperatura. frekvenčni odnos.

Visoki molekularni polimeri imajo viskoelastične lastnosti, ki lahko na eni strani shranijo mehansko energijo, kot je elastomer, na drugi strani pa porabi energijo, kot je sluz. Ko se uporablja periodična izmenična sila, elastični del energijo pretvori v potencialno energijo in jo shrani; medtem ko viskozni del energijo pretvori v toplotno energijo in jo izgubi. Polimerni materiali imajo običajno dve stanji iz steklenega stanja z nizko temperaturo in visoko temperaturno gumijasto stanje, prehodna temperatura med obema stanje pa je temperatura stekla. Temperatura stekla neposredno vpliva na strukturo in lastnosti materialov in je ena najpomembnejših značilnih temperatur polimerov.

By analyzing the dynamic thermomechanical properties of polymers, the viscoelasticity of polymers can be observed, and important parameters that determine the performance of polymers can be obtained, so that they can be better applied to the actual use environment. In addition, dynamic thermomechanical analysis is very sensitive to glass transition, phase separation, cross-linking, crystallization and molecular motion at all levels of molecular segments, and can obtain a lot of information on the structure and properties of polymers. Pogosto se uporablja za preučevanje molekul polimerov. gibalno vedenje. Z uporabo temperaturnega načina DMA je mogoče preizkusiti pojav faznih prehodov, kot je stekleni prehod. V primerjavi z DSC ima DMA večjo občutljivost in je bolj primeren za analizo materialov, ki simulirajo dejansko uporabo.

3.2.4.2 Testna metoda

Izberite čiste, enotne, ravne in nepoškodovane vzorce in jih narežite na pravokotne trakove 10 mm × 20 mm. Vzorce smo testirali v nateznem načinu z uporabo Pydris Diamond Dynamic Termomehanic Analyzer iz PerkinElmer, ZDA. Razpon preskusne temperature je bil 25 ~ 150 ° C, hitrost ogrevanja 2 ° C/min, frekvenca 1 Hz, test pa je bil ponovljen dvakrat za vsak vzorec. Med poskusom sta bila zabeležena modul za shranjevanje (E ') in modul izgube (E ”) vzorca ter izračunali razmerje med modulom izgube in modula za shranjevanje, torej je mogoče izračunati tangentni kot Tan δ.

3.2.5 Termična stabilnost HPMC/HPS užitnih kompozitnih filmov

3.2.5.1 Načelo termogravimetrične analize

Termični gravimetrični analizator (TGA) lahko meri spremembo mase vzorca s temperaturo ali časom pri programirani temperaturi in se lahko uporabi za preučevanje možnega izhlapevanja, taljenja, sublimacije, dehidracije, razgradnje in oksidacije snovi med postopkom ogrevanja . in druge fizikalne in kemične pojave. Krivulja razmerja med maso snovi in ​​temperaturo (ali časom), pridobljenim neposredno po testiranju vzorca, imenujemo termogravimetrična (krivulja TGA). izguba teže in druge informacije. Derivacijska termogravimetrična krivulja (DTG krivulja) je mogoče dobiti po izpeljanju prvega reda krivulje TGA, kar odraža spremembo hitrosti izgube teže preizkušenega vzorca s temperaturo ali časom, najvišja točka pa je največja točka konstante stopnja.

3.2.5.2 Testna metoda

Izberite užitni film z enakomerno debelino, ga narežite na krog z enakim premerom kot testni disk termogravimetričnega analizatorja in ga nato položite na preskusni disk in ga preizkusite v dušikovi atmosferi s hitrostjo pretoka 20 ml/min . Temperaturno območje je bilo 30–700 ° C, hitrost ogrevanja je bila 10 ° C/min in vsak vzorec je bil testiran dvakrat.

3.2.6.1 Načelo analize natezne lastnosti lastnosti

3.2.6 Natezne lastnosti HPMC/HPS užitnih kompozitnih filmov

Mehanski preizkuševalec lastnosti lahko uporabi statično natezno obremenitev na vreteni vzdolž vzdolžne osi pod določenimi pogoji temperature, vlažnosti in hitrosti, dokler se niz ne poruši. Med testom je bila obremenitev, ki je bila uporabljena na vreteni in njeno količino deformacije, zabeležila tester mehanske lastnosti, krivulja napetosti in napetosti med natezno deformacijo vretena pa je bila narisana. From the stress-strain curve, the tensile strength (ζt), elongation at break (εb) and elastic modulus (E) can be calculated to evaluate the tensile properties of the film.

Razmerje med napetostjo in napetim materialov lahko na splošno razdelimo na dva dela: elastično deformacijsko območje in plastično deformacijsko območje. V območju elastične deformacije imata stres in sev materiala linearno razmerje, deformacija pa je v tem času mogoče popolnoma obnoviti, kar je v skladu s Cookovim zakonom; V območju plastične deformacije stres in obremenitev materiala nista več linearna, deformacija, ki se pojavi v tem času, pa je nepovratno, sčasoma se material zlomi.

Formula izračuna natezne trdnosti:

Kje: je natezna trdnost, MPA;

P je največja obremenitev ali prelomna obremenitev, n;

B je širina vzorca, mm;

D je debelina vzorca, mm.

Formula za izračun raztezka ob prelomu:

Kje: εb je raztezanje pri odmoru, %;

L je razdalja med oznakami, ko se vzorec zlomi, mm;

L0 je prvotna dolžina merila vzorca, mm.

Formula za izračun elastičnega modula:

Med njimi: e je elastični modul, MPA;

ζ je stres, MPA;

ε je sev.

3.2.6.2 Testna metoda

Izberite čiste, enakomerne, ravne in nepoškodovane vzorce, se nanašajo na nacionalni standard GB13022-91 in jih prerežite na vretene v obliki dumbbela s skupno dolžino 120 mm, začetno razdaljo med napeljavami 86 mm, razdaljo med ocenami 40 mm in Širina 10 mm. Sline smo postavili na 75% in 57% (v atmosferi nasičene vlažnosti natrijevega klorida in raztopine natrijevega bromida) in uravnotežili več kot 3 dni pred merjenjem. V tem poskusu se za testiranje uporablja ASTM D638, 5566 Mehanski preizkuševalec korporacije Instrun iz Združenih držav Amerike in njegova pnevmatska spona 2712-003. Natezna hitrost je bila 10 mm/min, vzorec pa se je ponovil 7 -krat, povprečna vrednost pa je bila izračunana.

3.2.7 prepustnost kisika HPMC/HPS užitni kompozitni film

3.2.7.1 Načelo analize prepustnosti kisika

Po namestitvi preskusnega vzorca se testna votlina razdeli na dva dela, A in B; Pretok kisika z visoko čistostjo z določeno hitrostjo pretoka se prenaša v votlino, dušik pretok z določeno hitrostjo pretoka pa se prenaša v votlino B; Med preskusnim postopkom A votlino, ki jo kisik prežene skozi vzorec v vdolbino B, kisik, ki se vlije v votlino B, prenaša pretok dušika in pusti B votlino, da doseže senzor kisika. Senzor kisika meri vsebnost kisika v pretoku dušika in oddaja ustrezen električni signal in s tem izračuna vzorčni kisik. prepustnost.

3.2.7.2 Testna metoda

Izberite nepoškodovane užitne kompozitne filme, jih narežite na 10,16 x 10,16 cm diamantne vzorce, premažejte robne površine sponk z vakuumsko maščobo in vzorce pritrdite na preskusni blok. Vsak vzorec ima preskusno površino 50 cm2 v skladu z ASTM D-3985.

3.3 Rezultati in razprava

3.3.1 Mikrostrukturna analiza užitnih kompozitnih filmov

Interakcija med sestavnimi deli tekočine, ki tvori film, in pogoji sušenja-determinirajo končno strukturo filma in resno vpliva na različne fizikalne in kemijske lastnosti filma [330, 331]. Inherentne lastnosti gela in razmerje spojinke vsake komponente lahko vplivajo na morfologijo spojine, kar še dodatno vpliva na površinsko strukturo in končne lastnosti membrane [301, 332]. Zato lahko mikrostrukturna analiza filmov zagotovi ustrezne informacije o molekularni preureditvi vsake komponente, kar nam lahko pomaga bolje razumeti pregradne lastnosti, mehanske lastnosti in optične lastnosti filmov.

Površinsko skeniranje elektronskih mikroskopov mikrografije hPS/HPMC užitnih filmov z različnimi razmerji so prikazane na sliki 3-1. As can be seen from Figure 3-1, some samples showed micro-cracks on the surface, which may be caused by the reduction of moisture in the sample during the test, or by the attack of the electron beam in the microscope cavity [122 , 139]. Na sliki čista HPS membrana in čisti HPMC. The membranes showed relatively smooth microscopic surfaces, and the microstructure of pure HPS membranes was more homogeneous and smoother than pure HPMC membranes, which may be mainly due to starch macromolecules (amylose molecules and amylopectin molecules) during the cooling process.) achieved better molecular rearrangement v vodni raztopini. Številne študije so pokazale, da sistem amiloze-amilopektin-voda v procesu hlajenja

Med tvorbo gela in fazo ločitve je lahko konkurenčen mehanizem. Če je hitrost ločevanja faze nižja od hitrosti tvorbe gela, se v sistemu ne bo pojavila fazna ločitev, sicer pa se v sistemu pojavi ločitev faze [333, 334]. Poleg tega, ko vsebnost amiloze presega 25%, lahko želatinizacija amiloze in kontinuirana struktura amiloze znatno zavira pojav fazne ločevanja [334]. Vsebnost amiloze v HP -jih, ki se uporablja v tem prispevku, je 80%, precej višja od 25%, kar bolje ponazarja pojav, da so čiste membrane HPS bolj homogene in gladkejše od čistih HPMC membran.

It can be seen from the comparison of the figures that the surfaces of all the composite films are relatively rough, and some irregular bumps are scattered, indicating that there is a certain degree of immiscibility between HPMC and HPS. Poleg tega so sestavljene membrane z visoko vsebnostjo HPMC pokazale bolj homogeno strukturo kot tiste z visoko vsebnostjo HPS. Kondenzacija na osnovi HPS pri temperaturi tvorbe filma 37 ° C

Na podlagi lastnosti gela je HPS predstavil viskozno stanje gela; Medtem ko temelji na lastnostih toplotnih gel HPMC, je HPMC predstavil vodno raztopino. V kompozitni membrani z visoko vsebnostjo HPS (7: 3 HPS/HPMC) je viskozna HPS neprekinjena faza, vodni podoben HPMC na enotno porazdelitev razpršene faze; V sestavljenem filmu z visoko vsebnostjo HPMC (3: 7 HPS/HPMC) se HPMC z nizko viskoznostjo pretvori v neprekinjeno fazo, viskozni HP pa se razprši v fazi z nizko viskoznostjo kot razpršeno fazo, ki je ugodna tvorba homogene faze. sestavljen sistem.

Iz slike je razvidno, da čeprav vsi kompozitni filmi kažejo grobe in nehomogene površinske strukture, ni najdenega očitnega faznega vmesnika, kar kaže na dobro združljivost HPMC in HPS. Kompozitni filmi HPMC/škrob brez mehčalcev, kot je PEG, so pokazali očitno ločitev faz [301], kar kaže, da lahko hidroksipropilna modifikacija škroba in mehčala PEG izboljšajo združljivost kompozitnega sistema.

3.3.2 Analiza optičnih lastnosti užitnih kompozitnih filmov

Lastnosti svetlobnega prenosa užitnih kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi razmerji so bile testirane z UV-Vis spektrofotometrom, UV spektri pa so prikazani na sliki 3-2. Večja kot je vrednost lahke prepustnosti, bolj je enakomeren in pregleden film; Nasprotno, manjša kot je vrednost lahke prepustnosti, bolj neenakomerna in neprozorna je film. Na sliki 3-2 (a) je razvidno, da vsi sestavljeni filmi kažejo podoben trend s povečanjem skenirajoče valovne dolžine v območju skeniranja polne valovne dolžine, prepustnost svetlobe pa se s povečanjem valovne dolžine postopoma povečuje. Pri 350nm se krivulje ponavadi na planoti.

Izberite prepustnost na valovni dolžini 500NM za primerjavo, kot je prikazano na sliki 3-2 (b), je prepustnost čistega filma HPS nižja kot pri čistem filmu HPMC, s povečanjem vsebnosti HPMC pa se prepustnost najprej zmanjša, nato pa se je povečal po doseganju minimalne vrednosti. Ko se je vsebnost HPMC povečala na 70%, je bila lahka prepustnost sestavljenega filma večja kot pri čistem HP -ju. Znano je, da bo homogeni sistem pokazal boljšo prepustnost svetlobe, njegova UV-mestna vrednost prepustnosti pa je na splošno višja; Nehomogeni materiali so na splošno bolj odprti in imajo nižje vrednosti UV-prepustnosti. Vrednosti prepustnosti sestavljenih filmov (7: 3, 5: 5) so bile nižje od vrednosti čistih HPS in HPMC filmov, kar kaže, da je med obema komponentama HPS in HPMC določena stopnja fazne ločitve.

Slika 3-2 UV spektri na vseh valovnih dolžinah (a) in pri 500 nm (b) za filme mešanja HPS/HPMC. Vrstica predstavlja povprečno ± standardna odstopanja. AC: Različne črke se bistveno razlikujejo z različnim razmerjem mešanice (p <0,05), ki se uporablja v celotni disertaciji

3.3.3 Dinamična termomehanska analiza užitnih kompozitnih filmov

Slika 3-3 prikazuje dinamične termomehanske lastnosti užitnih filmov HPMC/HPS z različnimi formulacijami. Na sliki 3-3 (a) je razvidno, da se modul za shranjevanje (E ') zmanjšuje s povečanjem vsebnosti HPMC. Poleg tega se je modul za shranjevanje vseh vzorcev postopoma zmanjševal s povečanjem temperature, le da se je modul za shranjevanje čistega HPS (10: 0) film po zvišanju temperature nekoliko povečal na 70 ° C. Pri visoki temperaturi ima za sestavljeni film z visoko vsebnostjo HPMC modul za shranjevanje sestavljenega filma očiten trend znižanja s povečanjem temperature; Medtem ko je za vzorec z visoko vsebnostjo HPS, se modul za shranjevanje le rahlo zmanjšuje s povečanjem temperature.

Slika 3-3 modul za shranjevanje (e ′) (a) in izguba tangenta (tan δ) (b) mešanic HPS/HPMC

Na sliki 3-3 (b) je razvidno, da vzorci z vsebnostjo HPMC, višji od 30% (5: 5, 3: 7, 0:10) Stekleni prehod Prehodna temperatura se je premaknila na visoko temperaturo, kar kaže, da se je prilagodljivost polimerne verige HPMC zmanjšala. Po drugi strani ima čista membrana HPS velik vrh ovojnice okoli 67 ° C, medtem ko sestavljena membrana s 70% vsebnostjo HPS nima očitnega stekla. To je lahko zato, ker obstaja določena stopnja interakcije med HPMC in HPS, kar omejuje gibanje molekularnih segmentov HPMC in HPS.

3.3.4 Analiza toplotne stabilnosti užitnih kompozitnih filmov

Slika 3-4 krivulje TGA (A) in njihove izpeljave (DTG) krivulje (B) HPS/HPMC

Toplotna stabilnost užitnega kompozitnega filma HPMC/HPS smo testirali s termogravimetričnim analizatorjem. Slika 3-4 prikazuje termogravimetrično krivuljo (TGA) in njegovo krivuljo hitrosti izgube teže (DTG) sestavljenega filma. Iz krivulje TGA na sliki 3-4 (a) je razvidno, da kompozitni membranski vzorci z različnimi razmerji kažejo dve očitni fazi termogravimetričnih sprememb s povečanjem temperature. Hlapnost vode, ki jo adsorbira polisaharidna makromolekula, povzroči majhno fazo izgube teže pri 30–180 ° C, preden pride do dejanske toplotne razgradnje. Nato je večja faza izgube teže pri 300 ~ 450 ° C, tu je faza toplotne razgradnje HPMC in HPS.

Iz krivulj DTG na sliki 3-4 (b) je razvidno, da sta toplotna razgradnja najvišje temperature čistih HP-jev in čistega HPMC 338 ° C oziroma 400 ° C višji kot pri HPS, kar kaže na to, da je HPMC boljša toplotna stabilnost kot HPS. Ko je bila vsebnost HPMC 30% (7: 3), se je pri 347 ° C pojavil en sam vrh, kar ustreza značilnemu vrhuncu HPS, vendar je bila temperatura višja od vrha toplotne razgradnje HPS; Ko je bila vsebnost HPMC 70% (3: 7), se je pri 400 ° C pojavil le značilni vrh HPMC; Ko je bila vsebnost HPMC 50%, sta se na krivulji DTG pojavila dva vrha toplotne razgradnje, 345 ° C in 396 ° C. Vrhovi ustrezajo značilnim vrhom HPS in HPMC, vendar je vrhom toplotne razgradnje, ki ustreza HPS, manjši, oba vrha pa imata določen premik. Vidimo, da večina kompozitnih membran kaže le značilen en sam vrh, ki ustreza določeni komponenti, in jih je odmik v primerjavi s čistim komponentnim membrano, kar kaže na to, da je med komponentami HPMC in HPS določena razlika. stopnja združljivosti. Najvišja temperatura toplotne razgradnje kompozitne membrane je bila višja kot pri čistem HPS, kar kaže, da lahko HPMC do neke mere izboljša toplotno stabilnost HPS membrane.

3.3.5 Analiza mehanskih lastnosti užitnega kompozitnega filma

Natezne lastnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi razmerji so bile izmerjene z mehaničnim analizatorjem lastnosti pri 25 ° C, relativno vlažnostjo 57% in 75%. Slika 3-5 prikazuje elastični modul (A), raztezanje pri prelomu (B) in natezna trdnost (C) kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi razmerji v različni relativni vlažnosti. Iz slike je razvidno, da je največja elastična modul in natezna trdnost čistega HPS filma, ko je relativna vlaga 57%, največja, čisti HPMC pa najmanjši. S povečanjem vsebnosti HPS se je elastični modul in natezna trdnost sestavljenih filmov neprekinjeno povečevala. Raztezanje pri prelomu čiste HPMC membrane je veliko večje kot pri čisti HPS membrani in oba sta večja kot pri kompozitni membrani.

When the relative humidity was higher (75%) compared to 57% relative humidity, the elastic modulus and tensile strength of all samples decreased, while the elongation at break increased significantly. To je predvsem zato, ker lahko voda kot posplošeni mehčalec razredči matrico HPMC in HPS, zmanjša silo med polimernimi verigami in izboljša mobilnost polimernih segmentov. Pri visoki relativni vlagi sta bila elastični modul in natezna trdnost čistih filmov HPMC višja od tistih iz čistih HPS filmov, vendar je bilo raztezanje pri prelomu nižje, kar se je povsem razlikovalo od rezultatov pri nizki vlažnosti. Omeniti velja, da je variacija mehanskih lastnosti sestavljenih filmov s komponentnimi razmerji pri visoki vlažnosti 75% popolnoma nasprotna tistim pri nizki vlažnosti v primerjavi z primerom pri relativni vlažnosti 57%. Pod visoko vlažnostjo se vsebnost vlage v filmu poveča in voda ne le določeno plastizirajoči učinek na polimerno matrico, ampak tudi spodbuja rekristalizacijo škroba. V primerjavi s HPMC ima HPS močnejšo težnjo po rekristalizaciji, zato je učinek relativne vlažnosti na HPS veliko večji kot pri HPMC.

Slika 3-5 Natezne lastnosti filmov HPS/HPMC z različnimi razmerja HPS/HPMC, uravnoteženo v različnih relativnih ponižnosti (RH). *: Različne številčne črke se bistveno razlikujejo z različnimi RH, ki se uporabljajo v celotni disertaciji

3.3.6 Analiza prepustnosti kisika užitnih kompozitnih filmov

Užitni kompozitni film se uporablja kot material za embalažo hrane za podaljšanje rok trajanja hrane, njegova zmogljivost kisikove pregrade pa je eden od pomembnih kazalcev. Zato so bile stopnje prenosa kisika užitnih filmov z različnimi razmerji HPMC/HPS izmerjene pri temperaturi 23 ° C, rezultati pa so prikazani na sliki 3-6. Iz slike je razvidno, da je prepustnost kisika čiste HPS membrane bistveno nižja kot pri čisti membrani HPMC, kar kaže na to, da ima HPS membrana boljše lastnosti kisikove pregrade kot membrana HPMC. Zaradi nizke viskoznosti in obstoja amorfnih regij je HPMC v filmu enostavno oblikovati relativno ohlapno strukturo omrežja z nizko gostoto; V primerjavi s HPS ima večjo nagnjenost k rekristalizaciji in v filmu je enostavno oblikovati gosto strukturo. Številne študije so pokazale, da imajo škrobni filmi dobre lastnosti kisikove pregrade v primerjavi z drugimi polimeri [139, 301, 335, 336].

Slika 3-6 prepustnost kisika HPS/HPMC mešanic

Dodatek HPS lahko bistveno zmanjša prepustnost kisika HPMC membran, prepustnost kisika kompozitnih membran pa se s povečanjem vsebnosti HPS močno zmanjša. Dodatek HPS, ki je neprepusten za kisik, lahko poveča zavitost kisikovega kanala v kompozitni membrani, kar posledično vodi do zmanjšanja hitrosti prepustnosti kisika in končno nižje prepustnosti kisika. Podobni rezultati so poročali pri drugih domačih škrobih [139,301].

3.4 Povzetek tega poglavja

V tem poglavju smo z metodo vlivanja pripravili hPMC in HPS kot glavne surovine in dodajanje polietilen glikola kot mehčalca, užitni kompozitni filmi HPMC/HPS z različnimi razmerji. Vpliv inherentnih lastnosti komponent in razmerje med spojino na mikroskopsko morfologijo kompozitne membrane smo preučevali s skeniranjem elektronske mikroskopije; Mehanske lastnosti kompozitne membrane so preučevali tester za mehanske lastnine. Vpliv inherentnih lastnosti komponent in razmerje med spojino na lastnosti kisikove pregrade in svetlobno prepustnost kompozitnega filma smo preučevali s testerjem za prepustnost kisika in UV-vis spektrofotometer. Uporabljeni smo s skeniranjem elektronske mikroskopije, termogravimetrične analize in dinamične toplotne analize. Za preučevanje združljivosti in fazne ločitve hladno-vroča gel spojine so bile uporabljene mehanske analize in druge analitične metode. Glavne ugotovitve so naslednje:

1. V primerjavi s čistim HPMC je čisti HPS lažje tvoriti homogeno in gladko mikroskopsko površinsko morfologijo. To je predvsem posledica boljše molekularne preureditve makromolekul škroba (molekul amiloze in molekul amilopektina) v vodni raztopini škroba med procesom ohlajanja.
2. Spojine z visoko vsebnostjo HPMC so bolj verjetno, da tvorijo homogene membranske strukture. To temelji predvsem na gel lastnosti HPMC in HPS. Pri temperaturi oblikovanja filma HPMC in HP kažeta stanje z nizko viskoznostjo in stanje gela z visoko viskoznostjo. Razpršena faza z visoko viskoznostjo se razprši v neprekinjeni fazi z nizko viskoznostjo. , lažje je oblikovati homogeni sistem.
3. Relativna vlažnost pomembno vpliva na mehanske lastnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS, stopnja njegovega učinka pa se poveča s povečanjem vsebnosti HPS. Pri nižji relativni vlažnosti sta se elastični modul in natezna trdnost sestavljenih filmov povečala s povečanjem vsebnosti HPS, raztezanje pri prelomu sestavljenih filmov pa je bilo bistveno nižje kot v čistih komponentnih filmih. S povečanjem relativne vlažnosti sta se elastični modul in natezna trdnost sestavljenega filma zmanjšala, raztezanje pri prelomu pa se je znatno povečalo, razmerje med mehanskimi lastnostmi kompozitnega filma in razmerjem sestavljanja pa je pokazalo popolnoma nasproten vzorec sprememb pod različnimi relativna vlaga. Mehanske lastnosti sestavljenih membran z različnimi razmerji spojinka kažejo presečišče v različnih relativnih pogojih vlažnosti, kar omogoča optimizacijo učinkovitosti izdelka glede na različne zahteve uporabe.
4. Dodajanje HPS je znatno izboljšalo lastnosti kisikove pregrade kompozitne membrane. Prepustnost za kisik kompozitne membrane se je s povečanjem vsebnosti HPS močno zmanjšala.
5. V sistemu HPMC/HPS hladno in vroče gel je med obema komponentama določena združljivost. V SEM slikah vseh kompozitnih filmov ni bilo mogoče najti očitnega dvofaznega vmesnika, večina sestavljenih filmov je imela v rezultatih DMA le eno stekleno prehodno točko, v krivuljah DTG večine sestavljenih pa se je pojavil le en vrhunski razgradnji. filmi. Pokaže, da obstaja določena opisnost med HPMC in HPS.

Zgornji eksperimentalni rezultati kažejo, da sestavljanje HPS in HPMC ne more le zmanjšati proizvodnih stroškov užitnega filma HPMC, ampak tudi izboljšati njegovo zmogljivost. Mehanske lastnosti, lastnosti kisikove pregrade in optične lastnosti užitnega kompozitnega filma je mogoče doseči s prilagoditvijo razmerja med obema komponento in relativno vlažnostjo zunanjega okolja.

Poglavje 4 Razmerje med mikromorfologijo in mehanskimi lastnostmi sestavljenega sistema HPMC/HPS

V primerjavi z večjo mešalno entropijo med mešanjem kovinskih zlitin je mešalna entropija med mešanjem polimerov običajno zelo majhna, toplota mešanja med mešanjem pa je običajno pozitivna, kar povzroči postopke mešanja polimerov. Gibbsova sprememba proste energije v je pozitivna (���>), zato polimerne formulacije ponavadi tvorijo fazno ločene dvofazne sisteme, popolnoma združljive polimerne formulacije pa so zelo redke [242].

Sistemi mešanih spojin lahko običajno dosežejo mešljivost na molekularni ravni v termodinamiki in tvorijo homogene spojine, zato je večina sistemov polimernih spojin nemešljivih. Vendar lahko številni sistemi polimernih spojin pod določenimi pogoji dosežejo združljivo stanje in postanejo sestavljeni sistemi z določeno združljivostjo [257].

Makroskopske lastnosti, kot so mehanske lastnosti polimernih kompozitnih sistemov, so v veliki meri odvisne od interakcije in fazne morfologije njihovih komponent, zlasti združljivosti med komponentami in sestavo neprekinjenih in razpršenih faz [301]. Zato je zelo pomembno preučiti mikroskopsko morfologijo in makroskopske lastnosti sestavljenega sistema in vzpostaviti razmerje med njimi, kar je zelo pomembno za nadzor lastnosti sestavljenih materialov z nadzorom fazne strukture in združljivosti kompozitnega sistema.

V procesu preučevanja morfologije in faznega diagrama zapletenega sistema je zelo pomembno izbrati ustrezna sredstva za razlikovanje različnih komponent. Vendar je razlikovanje med HPMC in HPS precej težko, saj imata oba dobro preglednost in podoben indeks loma, zato je težko razlikovati obe komponenti z optično mikroskopijo; Poleg tega, ker sta oba material na osnovi organskega ogljika, imata oba podobno absorpcijo energije, zato je težko skenirati elektronsko mikroskopijo, da natančno loči par komponent. Fourierjeva transformacijska infrardeča spektroskopija lahko odraža spremembe morfologije in faznega diagrama kompleksnega sistema beljakovinskega škroba s površinskim razmerjem polisaharidnega pasu pri 1180-953 cm-1 in amidnem pasu pri 1750-1483 CM-1 [52, 337], vendar je ta tehnika zelo zapletena in običajno potrebuje sinhrotronsko sevanje Fourierjevo transformacijo infrardeče tehnike, da ustvari dovolj kontrasta za hibridne sisteme HPMC/HPS. Obstajajo tudi tehnike za doseganje tega ločevanja komponent, kot sta prenosna elektronska mikroskopija in rentgensko razprševanje z majhnim kotom, vendar so te tehnike običajno zapletene [338]. V tej temi se uporablja preprosta metoda analize optičnega mikroskopa z jodom in načelo, da se lahko končna skupina amilozne spiralne strukture reagira z jodom, da tvori vključitveni kompleks Da so HPS komponente razlikovali od komponent HPMC po različnih barvah pod svetlobnim mikroskopom. Zato je metoda analize optičnega mikroskopa z jodom preprosta in učinkovita raziskovalna metoda za morfologijo in fazni diagram kompleksnih sistemov na osnovi škroba.

V tem poglavju so mikroskopsko morfologijo, fazno porazdelitev, fazni prehod in druge mikrostrukture sistema spojin HPMC/HPS proučevali z analizo z optičnim mikroskopom za barvanje z jodom; in mehanske lastnosti in druge makroskopske lastnosti; in s korelacijsko analizo mikroskopske morfologije in makroskopskih lastnosti različnih koncentracij raztopin in mešanih razmerij je bilo vzpostavljeno razmerje med mikrostrukturo in makroskopskimi lastnostmi HPMC/HPS sistema spojin, da se nadzoruje HPMC/HPS. Zagotoviti osnovo za lastnosti sestavljenih materialov.

4.1 Materiali in oprema

4.1.1 Glavni eksperimentalni materiali

4.2 Eksperimentalna metoda

4.2.1 Priprava raztopine spojine HPMC/HPS

Pripravite raztopino HPMC in raztopino HPS pri 3%, 5%, 7% in 9% koncentracije, za metodo priprave glejte 2.2.1. Zmešajte rešitev HPMC in HPS v skladu s 100: 0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 30:70, 20:80, 0: 0: 100 različnih razmerij smo 30 minut mešali s hitrostjo 250 RMP/min pri 21 ° C in dobili mešane raztopine z različnimi koncentracijami in različnimi razmerji.

4.2.2 Priprava HPMC/HPS kompozitne membrane

Glej 3.2.1.

4.2.3 Priprava HPMC/HPS kompozitnih kapsul

Glejte raztopino, pripravljeno po metodi v 2.2.1, za potapljanje uporabite kalup iz nerjavečega jekla in jo posušite pri 37 ° C. Izvlecite posušene kapsule, odrežite presežek in jih sestavite skupaj, da oblikujete par.

4.2.4 HPMC/HPS kompozitni film Optični mikroskop

4.2.4.1 Načela analize optične mikroskopije

Optični mikroskop uporablja optično načelo povečevanja slike s konveksno lečo in uporablja dve konvergentni leči za razširitev odprtega kota bližnjih drobnih snovi v oči in povečanje velikosti drobnih snovi, ki jih človeško oko ne more razločiti. Dokler velikosti snovi ne moremo razbrati človeško oko.

4.2.4.2 Preskusna metoda

Sestavljene raztopine HPMC/HPS različnih koncentracij in spojinskih razmerij so bile odvzete pri 21 ° C, spustili na stekleni drsnik, vlili v tanko plast in se posušili pri isti temperaturi. Filmi smo obarvali z 1% raztopino joda (1 g joda in 10 g kalijevega jodida smo postavili v 100-mililitrsko volumetrično bučko in raztopljeni v etanolu), postavljeni v polje svetlobnega mikroskopa za opazovanje in fotografiranje.

4.2.5 Lahka prepustnost kompozitnega filma HPMC/HPS

4.2.5.1 Načelo analize UV-vis spektrofotometrije

Enako kot 3.2.3.1.

4.2.5.1 Testna metoda

Glej 3.2.3.2.

4.2.6 Natezne lastnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS

4.2.6.1 Princip analize nateznih lastnosti

Enako kot 3.2.3.1.

4.2.6.1 Testna metoda

Vzorci smo testirali po uravnoteženju pri 73% vlažnosti 48 ur. Glej 3.2.3.2 za preskusno metodo.

4.3 Rezultati in razprava

4.3.1 Opazovanje preglednosti izdelka

Slika 4-1 prikazuje užitne filme in kapsule, pripravljene z sestavljanjem HPMC in HPS v razmerju 70:30. Kot je razvidno iz slike, imajo izdelki dobro preglednost, kar kaže na to, da imata HPMC in HPS podobne indekse loma, po sestavljanju obeh pa lahko dobimo homogeno spojino.

4.3.2 Optične mikroskopske slike kompleksov HPMC/HPS pred in po obarvanju

Slika 4-2 prikazuje tipično morfologijo pred in po barvanju kompleksov HPMC/HPS z različnimi razmerji spojincev, opaženih pod optičnim mikroskopom. Kot je razvidno iz slike, je težko razlikovati fazo HPMC in fazo HPS v neobremenjeni sliki; Barv čistega HPMC in čiste HP kažejo svoje edinstvene barve, to je zato, ker reakcija HPS in joda skozi jod obarva njegovo barvo temnejša. Zato sta dve fazi v sestavljenem sistemu HPMC/HPS preprosto in jasno ločeni, kar še dodatno dokazuje, da HPMC in HPS nista mešljiva in ne moreta tvoriti homogene spojine. Kot je razvidno iz slike, ko se vsebnost HPS povečuje, se območje temnega območja (faza HPS) na sliki še vedno povečuje, kot je bilo pričakovano, in tako potrjuje, da se med tem postopkom pojavi dvofazna preureditev. Kadar je vsebnost HPMC višja od 40%, HPMC predstavlja stanje neprekinjene faze, HP pa se razprši v neprekinjeni fazi HPMC kot razpršene faze. V nasprotju s tem, ko je vsebnost HPMC nižja od 40%, HPS predstavlja stanje neprekinjene faze, HPMC pa se razprši v neprekinjeni fazi HPS kot razpršene faze. Zato se je v 5 -odstotni raztopini HPMC/HPS z naraščajočo vsebnostjo HPS zgodilo nasprotno, ko je bilo spojino razmerje HPMC/HPS 40:60. Neprekinjena faza se spreminja iz začetne faze HPMC v poznejšo fazo HPS. Z opazovanjem fazne oblike je razvidno, da je faza HPMC v matrici HPS sferična po disperziji, medtem ko je dispergirana oblika faze HPS v matrici HPMC bolj nepravilna.

Poleg tega je bilo z izračunom razmerja območja svetlobnega območja (HPMC) do temno obarvanega območja (HPS) v kompleksu HPMC/HPS po barvanju (ne da bi upoštevali situacijo mezofaze) HPMC (svetla barva)/HPS (temna barva) Na sliki je razmerje vedno večje od dejanskega razmerja HPMC/HPS. Na primer, v diagramu obarvanja spojine HPMC/HPS s spojinim razmerjem 50:50 se površina HPS v interfaznem območju ne izračuna, razmerje med svetlobo/temno površino pa 71/29. Ta rezultat potrjuje obstoj velikega števila mezofaz v kompozitnem sistemu HPMC/HPS.

Znano je, da so popolnoma združljivi sistemi za polimerne spojine precej redki, saj je med postopkom polimerne spojine toplota spojinga običajno pozitivna in entropija spojine se običajno malo spremeni, kar ima za posledico prosto energijo med spremembo pozitivne vrednosti. However, in the HPMC/HPS compound system, HPMC and HPS are still promising to show a greater degree of compatibility, because HPMC and HPS are both hydrophilic polysaccharides, have the same structural unit – glucose, and pass the same functional group is modified with hidroksipropil. The phenomenon of multiple mesophases in the HPMC/HPS compound system also indicates that HPMC and HPS in the compound have a certain degree of compatibility, and a similar phenomenon occurs in the starch-polyvinyl alcohol blend system with plasticizer added. Pojavil se je tudi [339].

4.3.3 Razmerje med mikroskopsko morfologijo in makroskopskimi lastnostmi sestavljenega sistema

Podrobno smo preučevali razmerje med morfologijo, pojavom fazne ločevanja, prosojnostjo in mehanskimi lastnostmi kompozitnega sistema HPMC/HPS. Slika 4-3 prikazuje učinek vsebine HPS na makroskopske lastnosti, kot sta preglednost in natezni modul sestavljenega sistema HPMC/HPS. Iz slike je razvidno, da je preglednost čistega HPMC višja kot pri čistem HP -ju, predvsem zato, ker rekristalizacija škroba zmanjšuje preglednost HP -je HPS [340, 341]. Iz slike je razvidno, da bo prepustnost sestavljenega sistema HPMC/HPS imela minimalno vrednost z razliko v vsebini HPS. Prepustnost sestavljenega sistema v območju vsebine HPS pod 70%se poveča ziT se zmanjšuje s povečanjem vsebnosti HPS; Ko vsebina HPS presega 70%, se poveča s povečanjem vsebnosti HPS. Ta pojav pomeni, da je sestavljeni sistem HPMC/HPS neizmerno, ker pojav faznega ločevanja sistema vodi do zmanjšanja prepustnosti svetlobe. Nasprotno, mladin modul sestavljenega sistema se je z različnimi razmerji pojavil tudi minimalna točka, Youngov modul pa se je s povečanjem vsebnosti HPS še naprej zmanjševal in dosegel najnižjo točko, ko je bila vsebnost HPS 60%. Modul se je še naprej povečeval, modul pa se je nekoliko povečal. Young -ov modul sestavljenega sistema HPMC/HPS je pokazal minimalno vrednost, ki je tudi pokazala, da je sestavljeni sistem nepomembni sistem. Najnižja točka prepustnega sistema HPMC/HPS je skladna s fazno prehodno točko neprekinjene faze HPMC do dispergirane faze in najnižjo točko Youngove vrednosti modula na sliki 4-2.

4.3.4 Vpliv koncentracije raztopine na mikroskopsko morfologijo sestavljenega sistema

Slika 4-4 prikazuje vpliv koncentracije raztopine na morfologijo in fazni prehod sestavljenega sistema HPMC/HPS. Kot je razvidno iz slike, je nizka koncentracija 3% HPMC/HPS sestavljenega sistema, v sestavljenem razmerju HPMC/HPS je 40:60, opaziti je pojav sočasne strukture; Medtem ko je v visoki koncentraciji 7% raztopine, je ta sočasna struktura opažena na sliki s spojinskim razmerjem 50:50. Ta rezultat kaže, da ima fazna prehodna točka HPMC/HPS sestavljenega sistema določeno koncentracijsko odvisnost, razmerje med spojino HPMC/HPS pa se poveča s povečanjem koncentracije sestavljene raztopine, HPS pa tvori neprekinjeno fazo . . Poleg tega so domene HPS, razpršene v neprekinjeni fazi HPMC, pokazale podobne oblike in morfologije s spremembo koncentracije; Medtem ko so HPMC razpršene faze, razpršene v neprekinjeni fazi HPS, pokazale različne oblike in morfologije v različnih koncentracijah. In s povečanjem koncentracije raztopine je disperzijska površina HPMC postajala vedno bolj nepravilna. Glavni razlog za ta pojav je, da je viskoznost raztopine HPS veliko večja kot pri raztopini HPMC pri sobni temperaturi, nagnjenost faze HPMC, da tvori lepo sferično stanje, pa je zatirana zaradi površinske napetosti.

4.3.5 Vpliv koncentracije raztopine na mehanske lastnosti sestavljenega sistema

Slika 4-5, ki ustreza morfologijam s slike 4-4, prikazuje natezne lastnosti sestavljenih filmov, ki nastanejo v različnih koncentracijskih raztopinah. Iz slike je razvidno, da se mladičev modul in raztezanje pri prelomu kompozitnega sistema HPMC/HPS ponavadi zmanjšuje s povečanjem koncentracije raztopine, kar je skladno s postopno transformacijo HPMC iz neprekinjene faze na razpršeno fazo na sliki 4 -4. Mikroskopska morfologija je dosledna. Ker je mladin modul homopolimera HPMC višji kot pri HPS, je predvideno, da se bo mladičev modul kompozitnega sistema HPMC/HPS izboljšal, ko je HPMC neprekinjena faza.

4.4 Povzetek tega poglavja

V tem poglavju so bili pripravljeni sestavljene raztopine HPMC/HPS in užitni kompozitni filmi z različnimi koncentracijami in spojinimi razmerji, mikroskopsko morfologijo in fazni prehod sestavljenega sistema HPMC/HPS pa smo opazili z optično mikroskopsko analizo obarvanja joda do razlikovanja faz. Preučevali smo svetlobno prepustnost in mehanske lastnosti užitnega kompozitnega filma HPMC/HPS in preučevali UV-VIS spektrofotometer in mehanski tester lastnosti ter preučevali učinke različnih koncentracij in spojinskih razmerij na optične lastnosti in mehanske lastnosti sestavljenega sistema. Razmerje med mikrostrukturo in makroskopskimi lastnostmi sestavljenega sistema HPMC/HPS je bilo ugotovljeno s kombiniranjem mikrostrukture sestavljenega sistema, kot so mikrostruktura, fazni prehod in fazno ločevanje ter makroskopske lastnosti, kot so optične lastnosti in mehanske lastnosti. Glavne ugotovitve so naslednje:

1. Metoda optičnega mikroskopa za razlikovanje faz škroba z obarvanjem z jodom je najbolj preprosta, neposredna in učinkovita metoda za preučevanje morfologije in faznega prehoda sestavljenih sistemov na osnovi škroba. Z obarvanjem z jodom se faza škroba zdi temnejša in temnejša pod svetlobno mikroskopijo, medtem ko HPMC ni obarvan in je zato videti lažji.
2. Sestavni sistem HPMC/HPS ni mešljiv in v sestavljenem sistemu je fazna prehodna točka, ta fazna prehodna točka pa ima določeno odvisnost od razmerja spojine in odvisnost od koncentracije raztopine.
3. Sestavni sistem HPMC/HPS ima dobro združljivost, v sestavljenem sistemu pa je veliko mezofaz. V vmesni fazi se neprekinjena faza razprši v razpršeni fazi v stanju delcev.
4. Razpršena faza HPS v matriki HPMC je pokazala podobno sferično obliko v različnih koncentracijah; HPMC je pokazal nepravilno morfologijo v HPS matriki, nepravilnost morfologije pa se je povečala s povečanjem koncentracije.
5. Vzpostavljena je bila povezava med mikrostrukturo, faznim prehodom, prosojnostjo in mehanskimi lastnostmi kompozitnega sistema HPMC/HPS. a. Najnižja točka prosojnosti sestavljenega sistema je skladna s fazno prehodno točko HPMC iz neprekinjene faze do dispergirane faze in minimalno točko zmanjšanja nateznega modula. b. Young -ov modul in raztezanje pri prelomu se zmanjšata s povečanjem koncentracije raztopine, kar je vzročno povezano z morfološko spremembo HPMC iz neprekinjene faze do dispergirane faze v sestavljenem sistemu.

Če povzamemo, so makroskopske lastnosti kompozitnega sistema HPMC/HPS tesno povezane z njegovo mikroskopsko morfološko strukturo, faznim prehodom, faznim ločevanjem in drugimi pojavi, lastnosti kompozitov sistem.

Poglavje 5 Vpliv stopnje substitucije hidroksipropila HPS na reološke lastnosti sestavljenega sistema HPMC/HPS

Znano je, da lahko majhne spremembe kemične strukture škroba privedejo do dramatičnih sprememb v njegovih reoloških lastnostih. Zato kemična sprememba ponuja možnost izboljšanja in nadzora reoloških lastnosti izdelkov na osnovi škroba [342]. Obvladovanje vpliva kemične strukture škroba na njegove reološke lastnosti lahko bolje razume strukturne lastnosti izdelkov na osnovi škroba in daje osnovo za zasnovo spremenjenih škrobov z izboljšanimi funkcionalnimi lastnostmi škroba [235]. Hidroksipropilni škrob je profesionalno spremenjen škrob, ki se pogosto uporablja na področju hrane in medicine. Običajno ga pripravimo z reakcijo eterifikacije domačega škroba s propilen oksidom v alkalnih pogojih. Hidroksipropil je hidrofilna skupina. Uvedba teh skupin v molekularno verigo škroba lahko razbije ali oslabi intramolekularne vodikove vezi, ki vzdržujejo strukturo zrnca škroba. Zato so fizikalno -kemijske lastnosti hidroksipropilnega škroba povezane s stopnjo zamenjave hidroksipropilnih skupin na njegovi molekularni verigi [233, 235, 343, 344].

Številne študije so preučile vpliv stopnje substitucije hidroksipropila na fizikalno -kemijske lastnosti hidroksipropilnega škroba. Han et al. preučevali učinke hidroksipropil voščenega škroba in hidroksipropil koruznega škroba na strukturo in retrogradacijske značilnosti korejskih glutenskih riževih tort. Študija je pokazala, da lahko hidroksipropilacija zniža temperaturo želatinizacije škroba in izboljša vodno kapaciteto škroba. uspešnost in znatno zavirala pojav staranja škroba v korejskih glutenskih riževih tortah [345]. Kaur et al. preučeval učinek substitucije hidroksipropila na fizikalno -kemijske lastnosti različnih sort krompirjevega škroba in ugotovil, da se je stopnja hidroksipropilne substitucije krompirjevega škroba spreminjala z različnimi sortami in njegov vpliv na lastnosti škroba z veliko velikostjo delcev; Reakcija hidroksipropilacije povzroči veliko fragmentov in utorov na površini škrobnih zrnc; Zamenjava hidroksipropila lahko znatno izboljša lastnosti otekanja, topnost vode in topnost škroba v dimetil sulfoksidu in izboljša škrob preglednost paste [346]. Lawal et al. preučeval učinek hidroksipropil substitucije na lastnosti sladkega krompirjevega škroba. Študija je pokazala, da se po spremembi hidroksipropila izboljšata zmogljivost prostega otekanja in topnost vode škroba; Zavirana sta bila rekristalizacija in retrogradacija domačega škroba; Prebavljivost je izboljšana [347]. Schmitz et al. Pripravljen hidroksipropil škrob za tapioka in ugotovil, da ima večjo zmogljivost otekanja in viskoznost, nižjo stopnjo staranja in večjo stabilnost z zamrzovanjem in odtajanjem [344].

Vendar pa je malo raziskav o reoloških lastnostih hidroksipropilnega škroba, do zdaj pa so redko poročali o učinkih spreminjanja hidroksipropila na reološke lastnosti in lastnosti gela na osnovi škroba. Chun et al. preučeval reologijo nizko koncentracije (5%) raztopine hidroksipropilnega riževega škroba. Rezultati so pokazali, da je bil učinek spreminjanja hidroksipropila na stabilno in dinamično viskoelastičnost raztopine škroba povezan s stopnjo substitucije, majhna količina substitucije hidroksipropil propil pa lahko znatno spremeni reološke lastnosti škrobnih raztopin; Koeficient viskoznosti raztopin škroba se zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije, temperaturna odvisnost njegovih reoloških lastnosti pa se poveča s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil. Količina se zmanjšuje z naraščajočo stopnjo zamenjave [342]. Lee et al. preučevali učinek substitucije hidroksipropila na fizikalne lastnosti in reološke lastnosti škroba sladkega krompirja, rezultati pa so pokazali, da se je zmožnost otekanja in topnost voda povečala s povečanjem stopnje hidroksipropilne substitucije; Vrednost entalpije se zmanjša s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil; Koeficient viskoznosti, zapletena viskoznost, napetost donosa, kompleksni viskoznost in dinamični modul raztopine škroba se zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila, indeksom tekočine in faktorjem izgube, ki se poveča s stopnjo hidroksipropilne substitucije; Moč gela škroba se zmanjšuje, stabilnost zamrzovanja in odtajanja se poveča in učinek sinereze se zmanjšuje [235].

5.1 Materiali in oprema

5.1.1 Glavni eksperimentalni materiali

5.1.2 Glavni instrumenti in oprema

5.2 Eksperimentalna metoda

5.2.1 Priprava sestavljenih rešitev

5.2.2 Rheološke lastnosti sestavljenih raztopin HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije HPS hidroksipropil

5.2.2.1 Načelo reološke analize

Enako kot 2.2.2.1

5.2.2.2 Metoda preskusa načina pretoka

Uporabljena je bila vzporedna plošča s premerom 60 mm, razmik plošče pa je bil nastavljen na 1 mm.

1. Obstaja metoda preskusa pred strigo in tristopenjska tiksotropija. Enako kot 2.2.2.2.
2. Metoda preskusa pretoka brez predhodnika in tiksotropnega obroča tiksotropija. Preskusna temperatura je 25 ° C, a. Striženje z naraščajočo hitrostjo, razpon strižne hitrosti 0-1000 S-1, čas striženja 1 min; b. Stalno striženje, hitrost striženja 1000 S-1, čas striženja 1 min; c. Zmanjšano striženje hitrosti, območje hitrosti striženja je 1000-0S-1, čas striženja pa 1 min.

5.2.2.3 Metoda preskusa nihanja

Uporabljena je bila vzporedna plošča s premerom 60 mm, razmik plošče pa je bil nastavljen na 1 mm.

1. Deformacijska spremenljivka. Teskavna temperatura 25 ° C, frekvenca 1 Hz, deformacija 0,01-100 %.
2. Temperaturno skeniranje. Frekvenca 1 Hz, deformacija 0,1 %, a. Proces segrevanja, temperatura 5-85 ° C, hitrost ogrevanja 2 ° C/min; b. Postopek hlajenja, temperatura 85-5 ° C, hitrost hlajenja 2 ° C/min. Okrog vzorca se uporablja silikonsko oljno tesnilo, da se izognete izgubi vlage med testiranjem.
3. Frekvenca pometa. Variacija 0,1 %, frekvenca 1-100 rad/s. Preskusi so bili izvedeni pri 5 ° C oziroma 85 ° C in pred testiranjem izravnali pri preskusni temperaturi.

Razmerje med modulom za shranjevanje G 'in modulom izgube G ″ polimerne raztopine in kotnim frekvenco ω sledi zakonu moči:

kjer sta n 'in n ″ pobočja log g'-log ω in log g ″ -log ω;

5.2.3 Optični mikroskop

5.2.3.1 Načelo instrumenta

Enako kot 4.2.3.1

5.2.3.2 Testna metoda

The 3% 5:5 HPMC/HPS compound solution was taken out at different temperatures of 25 °C, 45 °C, and 85 °C, dropped on a glass slide kept at the same temperature, and cast into a thin film. raztopina plasti in posušena pri isti temperaturi. Filmi smo obarvali z 1% raztopino joda, postavili v polje svetlobnega mikroskopa za opazovanje in fotografirani.

5.3 Rezultati in razprava

5.3.1 Analiza viskoznosti in vzorca pretoka

5.3.1.1 Metoda preskusa pretoka brez predhodno in tiksotropnega obroča tiktropije

Using the flow test method without pre-shearing and the thixotropic ring thixotropic method, the viscosity of HPMC/HPS compound solution with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS was studied. Rezultati so prikazani na sliki 5-1. It can be seen from the figure that the viscosity of all samples shows a decreasing trend with the increase of shear rate under the action of shear force, showing a certain degree of shear thinning phenomenon. Večina visoko koncentracijskih polimernih raztopin ali talin je podvržena močni razpadu in molekularni preureditvi pod strižem, s čimer ima vedenje psevdoplastične tekočine [305, 349, 350]. Vendar pa so strižne tanjšane stopnje HPMC/HPS sestavljenih raztopin HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropil.

Slika 5-1 viskoznosti v primerjavi s strižno hitrostjo raztopine HPS/HPMC z različno stopnjo substitucije hidropropila HPS (brez predhodnega shere, trdni in votli simboli predstavljajo povečanje hitrosti in zmanjšanje hitrosti)

Na sliki je razvidno, da sta viskoznost in strižno redčenje vzorca čistega HPS višja od stopnje sestavljenega vzorca HPMC/HPS, medtem ko je stopnja striženja raztopine HPMC najnižja, predvsem zato, ker viskoznost HPS Pri nizki temperaturi je bistveno višja kot pri HPMC. Poleg tega se za raztopino spojine HPMC/HPS z enakim razmerjem spojine poveča viskoznost s stopnjo substitucije hidroksipropil HPS. To je lahko zato, ker dodajanje hidroksipropilnih skupin v molekulah škroba razbije medmolekularne vodikove vezi in tako vodi do razpada škrobnih zrnc. Hidroksipropilacija je znatno zmanjšala fenomen striženja škroba, najbolj očiten pa je bil fenomen striženja domačega škroba. Z nenehnim povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila se je stopnja tanjšanja HPS striženja postopoma zmanjševala.

Vsi vzorci imajo tiksotropne obroče na krivulji strižne napetosti striženja, kar kaže na to, da imajo vsi vzorci določeno stopnjo tiksotropije. Tiksotropna trdnost je predstavljena z velikostjo tiksotropnega območja obroča. Več tiksotropskega vzorca je [351]. Indeks pretoka N in koeficient viskoznosti k raztopine vzorca lahko izračunamo z zakonom o moči Ostwald-de Waele (glej enačbo (2-1)).

Tabela 5-1 Indeks vedenja pretoka (N) in indeks konsistentnosti tekočine (K) med povečevanjem hitrosti in zmanjševanja hitrosti ter tiksotropijsko zanko raztopine HPS/HPMC z različno stopnjo substitucije hidropropil pri 25 ° C

Tabela 5-1 prikazuje indeks pretoka N, koeficient viskoznosti K in tiksotropni obroč površine HPMC/HPS sestavljenih raztopin z različnimi stopnjami hidroksipropil substitucije HPS v procesu povečanja striženja in zmanjševanja striženja. Iz tabele je razvidno, da je indeks pretoka n vseh vzorcev manjši od 1, kar kaže na to, da so vse vzorčne raztopine psevdoplastične tekočine. Za sestavljeni sistem HPMC/HPS z enako stopnjo substitucije hidroksipropila HPS se indeks pretoka N povečuje s povečanjem vsebnosti HPMC, kar kaže, da dodajanje HPMC -ja naredi spojino raztopino močnejše značilnosti newtonske tekočine. Vendar pa se je s povečanjem vsebnosti HPMC koeficient viskoznosti K neprekinjeno zmanjševal, kar kaže, da je dodajanje HPMC zmanjšalo viskoznost sestavljene raztopine, ker je bil koeficient viskoznosti K sorazmeren viskoznosti. Vrednost N in K čistega HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila v naraščajoči fazi striženja se je zmanjšala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila, kar kaže, da lahko modifikacija hidroksipropilacije izboljša psevdoplastičnost raztopin in zmanjša viskoznost rešitev škroba. Nasprotno se vrednost N poveča s povečanjem stopnje nadomestitve v padajoči fazi striženja, kar kaže na to, da hidroksipropilacija izboljša newtonsko vedenje tekočine raztopine po striženju visoke hitrosti. Na vrednost N in K v kompouznem sistemu HPMC/HPS sta vplivala tako hidroksipropilacija HPS kot HPS in HPMC, ki sta bila posledica njihovega kombiniranega delovanja. V primerjavi z naraščajočo stopnjo striženja so N vrednosti vseh vzorcev v fazi zmanjševanja striženja postale večje, vrednosti K pa so postale manjše, kar kaže Newtonsko tekočino vedenje sestavljene raztopine je bilo okrepljeno. .

Območje tiksotropnega obroča se je zmanjšalo s povečanjem vsebnosti HPMC, kar kaže, da je dodajanje HPMC zmanjšalo tiksotropijo sestavljene raztopine in izboljšalo njegovo stabilnost. Za raztopino spojine HPMC/HPS z enakim razmerjem spojin se območje tiksotropnega obroča zmanjša s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, kar kaže, da hidroksipropilacija izboljša stabilnost HPS.

5.3.1.2 Metoda striženja s predhodno rezanjem in tristopenjsko tiksotropno metodo

The shear method with pre-shear was used to study the change of viscosity of HPMC/HPS compound solution with different degrees of hydroxypropyl substitution HPS with shear rate. Rezultati so prikazani na sliki 5-2. Iz slike je razvidno, da raztopina HPMC skorajda ni striženja, drugi vzorci pa kažejo redčenje striženja. To je skladno z rezultati, pridobljenimi z metodo striženja brez predhodnega striženja. Iz slike je razvidno tudi, da ima pri nizkih strižnih hitrostih zelo hidroksipropil nadomeščeni vzorec planota.

Slika 5-2 Viskoznosti v primerjavi s strižno hitrostjo raztopine HPS/HPMC z različno stopnjo substitucije hidropropila HPS (s predhodnim posnetkom)

Viskoznost z ničelno striženjem (H0), indeks pretoka (N) in koeficient viskoznosti (k), dobljen s pritrditvijo, so prikazani v tabeli 5-2. Iz tabele lahko vidimo, da se za čiste vzorce HPS vrednosti N, pridobljene z obema metodama, povečajo s stopnjo substitucije, kar kaže, da se trdno vedenje raztopine škroba zmanjšuje, ko se stopnja nadomestitve povečuje. S povečanjem vsebnosti HPMC so N vrednosti N pokazale trend upadanja, kar kaže, da je HPMC zmanjšal trdno podobno vedenje raztopine. To kaže, da so rezultati kvalitativne analize obeh metod dosledni.

Če primerjamo podatke, pridobljene za isti vzorec pri različnih preskusnih metodah -Metoda oblikovanja je trdno podobno, je vedenje nižje od tipa, merjeno z metodo brez predhodnega striženja. To je zato, ker je končni rezultat, pridobljen v preskusu brez prednastavka čas. Zato lahko ta metoda natančneje določi pojav striženja in značilnosti pretoka sestavljenega sistema.

Iz tabele lahko razberemo tudi, da je za isto razmerje spojinga (5: 5) n vrednost N vgrajenega sistema blizu 1, predhodno strižni N pa se poveča s stopnjo hidroksipropil substitucije, kaže neprekinjena faza v sestavljenem sistemu in HPMC močneje vpliva na vzorce škroba z nizko stopnjo substitucije hidroksipropila, kar je skladno z rezultatom, da se vrednost N poveča s povečanjem stopnje substitucije, ne da bi predhodno strinjal nasprotno. Vrednosti K sestavljenih sistemov z različnimi stopnjami nadomestitve v obeh metodah so podobne in ni posebej očitnega trenda, medtem ko viskoznost z ničelnim strigom kaže jasen trend navzdol, saj je viskoznost ničelne striženja neodvisna od striženja stopnja. Notranja viskoznost lahko natančno odraža lastnosti same snovi.

Slika 5-3 Tri interval Tiksotropija raztopine mešanice HPS/HPMC z različnimi stopnja substitucije hidropropila HPS

The three-stage thixotropic method was used to study the effect of different degrees of hydroxypropyl substitution of hydroxypropyl starch on the thixotropic properties of the compound system. Na sliki 5-3 je razvidno, da se viskoznost raztopine v nizki fazi striženja zmanjšuje s povečanjem vsebnosti HPMC in se zmanjšuje s povečanjem stopnje nadomestitve, kar je skladno z zakonom ničelne strižne viskoznosti.

Stopnja strukturnega okrevanja po različnih časih v fazi okrevanja se izraža s hitrostjo obnovitve viskoznosti DSR, metoda izračuna pa je prikazana v 2.3.2. Iz tabele 5-2 je razvidno, da je v istem času okrevanja DSR čistega HPS bistveno nižji kot pri čistem HPMC, kar je predvsem zato, ker je molekula HPMC toga veriga, njegov čas sprostitve Strukturo je mogoče obnoviti v kratkem času. okrevati. Medtem ko je HPS prožna veriga, je njegov sprostitveni čas dolg, okrevanje strukture pa traja dolgo. S povečanjem stopnje substitucije se DSR čistih HP -jev zmanjšuje s povečanjem nadomestitvene stopnje, kar kaže na to, da hidroksipropilacija izboljša prožnost molekularne verige škroba in čas sprostitve HPS dlje. DSR sestavljene raztopine je nižji kot pri čistih HPS in čistih vzorcih HPMC, vendar se s povečanjem substitucijske stopnje HPS hidroksipropil se DSR sestavljenega vzorca poveča, kar kaže Povečanje substitucije hidroksipropila HPS. Zmanjša se z naraščajočo stopnjo radikalne substitucije, kar je skladno z rezultati brez predhodnega striženja.

Tabela 5-2 ničelna strižna viskoznost (H0), indeks vedenja pretoka (N), indeks konsistentnosti tekočine (K) med naraščajočo hitrostjo in stopnjo predelave strukture (DSR) po določenem času obnovitve za raztopino HPS/HPMC z različnim hidropropilom Nadomestna stopnja HPS pri 25 ° C

Če povzamemo, lahko test v stanju dinamičnega ravnovesja brez predhodnega striženja in tiksotropnega testa za tikotropijo kvalitativno analizira vzorce z velikimi razlikami v zmogljivosti, vendar za spojine z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnja Resnični rezultati, ker so izmerjeni podatki obsežni rezultati vpliva strižne hitrosti in strižnega časa in ne morejo resnično odražati vpliva ene same spremenljivke.

5.3.2 Linearno viskoelastično območje

Dobro je znano, da je za hidrogele modul za shranjevanje G 'določeno s trdoto, trdnostjo in številom učinkovitih molekulskih verig, modul izgube G' . Določa ga poraba energije, kot sta vibracija in vrtenje. Obstoječi znak presečišča modula za shranjevanje G 'in modula izgube G ″ (tj. Tan Δ = 1). Prehod iz raztopine v gel se imenuje Gel Point. Modul za shranjevanje G 'in modul izgube G ″ se pogosto uporabljata za preučevanje gelacijskega vedenja, hitrosti tvorbe in strukturnih lastnosti strukture omrežja gela [352]. Med tvorbo strukture omrežja gela lahko odražajo tudi razvoj notranje strukture in molekularno strukturo. interakcija [353].

Slika 5-4 prikazuje krivulje napetosti sev HPMC/HPS sestavljenih raztopin z različnimi stopnjami hidroksipropil substitucije HPS pri frekvenci 1 Hz in območja seva 0,01%-100%. Iz slike je razvidno, da so v nižjem območju deformacije (0,01–1%) vsi vzorci, razen HPMC, g ′> g ″, ki prikazujejo stanje gela. Za HPMC je G 'v celotni obliki. Poleg tega je deformacijska odvisnost viskoelastičnosti različnih vzorcev različna. For the G80 sample, the frequency dependence of viscoelasticity is more obvious: when the deformation is greater than 0.3%, it can be seen that G' gradually decreases, accompanied by a significant increase in G”. povečanje, pa tudi znatno povečanje porjavelega δ; and intersect when the deformation amount is 1.7%, which indicates that the gel network structure of G80 is severely damaged after the deformation amount exceeds 1.7%, and it is in a solution state.

Slika 5-5 tan Δ v

Iz slike je razvidno, da je linearno viskoelastično območje čistega HPS očitno zoženo z zmanjšanjem stopnje substitucije hidroksipropil. Z drugimi besedami, s povečanjem hidroksipropilne stopnje substitucije HPS se pomembne spremembe v krivulji TAN δ ponavadi pojavljajo v večjem območju količine deformacije. Zlasti je linearno viskoelastično območje G80 najslabše od vseh vzorcev. Zato se za določitev uporablja linearno viskoelastično območje G80

Merila za določanje vrednosti deformacijske spremenljivke v naslednjih serijah testov. Za sestavljeni sistem HPMC/HPS z enakim razmerjem spojin se linearno viskoelastično območje zoži tudi z zmanjšanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, vendar krčenje učinka hidroksipropilne stopnje substitucije na linearno viskoelastično regijo ni tako očitno.

5.3.3 Viskoelastične lastnosti med ogrevanjem in hlajenjem

Dinamične viskoelastične lastnosti HPMC/HPS sestavljenih raztopin HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropil so prikazane na sliki 5-6. Kot je razvidno iz slike, ima HPMC med ogrevalnim procesom štiri stopnje: začetno območje planote, dve stopnji oblikovanja strukture in končno planoto. V začetni fazi planote je G '<g ″ vrednosti G' in G ″ majhne in se s povečanjem temperature rahlo znižajo, kar kaže na skupno tekoče viskoelastično vedenje. Toplotna gelacija HPMC ima dve različni fazi tvorbe strukture, omejene s presečiščem G 'in G ″ (to je prehodna točka raztopine, približno 49 ° C), kar je skladno s prejšnjimi poročili. Dosledno [160, 354]. Pri visoki temperaturi zaradi hidrofobne povezanosti in hidrofilne povezave HPMC postopoma tvori strukturo navzkrižne omrežja [344, 355, 356]. V območju planote repa so vrednosti G 'in G ″ visoke, kar kaže na to, da je struktura omrežja HPMC GEL v celoti oblikovana.

Te štiri stopnje HPMC se pojavijo zaporedno v obratnem vrstnem redu, ko se temperatura znižuje. Presečišče G 'in G ″ se med hladilno fazo premika na nizko temperaturno območje pri približno 32 ° C, kar je lahko posledica histereze [208] ali kondenzacijskega učinka verige pri nizki temperaturi [355]. Podobno kot HPMC, tudi drugi vzorci med ogrevanjem obstajajo tudi štiri stopnje, v postopku hlajenja pa se pojavi reverzibilni pojav. Vendar pa je razvidno iz slike, da G80 in A939 kažeta poenostavljen postopek brez preseka med G 'in G ", krivulja G80 pa se sploh ne pojavi. Območje ploščadi zadaj.

Pri čistem HP -ju lahko višja stopnja substitucije hidroksipropila premakne tako začetne kot končne temperature tvorbe gela, zlasti začetne temperature, ki je 61 ° C za G80, A939 in A1081. , 62 ° C in 54 ° C. Poleg tega se pri vzorcih HPMC/HPS z enakim razmerjem spojin, saj se stopnja substitucije povečuje, vrednosti G 'in G ″ se ponavadi zmanjšajo, kar je skladno z rezultati prejšnjih študij [357, 358]. Ko se stopnja zamenjave povečuje, tekstura gela postane mehka. Zato hidroksipropilacija razbije urejeno strukturo domačega škroba in izboljša njegovo hidrofilnost [343].

Pri vzorcih sestavljenih HPS/HPS sta se tako G 'in G ″ zmanjšala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, kar je bilo skladno z rezultati čiste HPS. Poleg tega je z dodajanjem HPMC stopnja nadomestitve pomembno vplivala na G 'učinek z G ”postane manj izrazit.

Viskoelastične krivulje vseh kompozitnih vzorcev HPMC/HPS so pokazale enak trend, ki je ustrezal HPS pri nizki temperaturi in HPMC pri visoki temperaturi. Z drugimi besedami, pri nizki temperaturi HPS prevladuje v viskoelastičnih lastnostih sestavljenega sistema, medtem ko pri visoki temperaturi HPMC določa viskoelastične lastnosti sestavljenega sistema. Ta rezultat je v glavnem pripisan HPMC. Zlasti je HPS hladen gel, ki se pri segrevanju spremeni iz gela v stanje raztopine; Nasprotno, HPMC je vroč gel, ki postopoma tvori gel z naraščajočo strukturo temperature. Za sestavljeni sistem HPMC/HPS pri nizki temperaturi gel lastnosti sestavljenega sistema prispeva predvsem s hladnim gelom HPS, pri visoki temperaturi pa pri topli temperaturi gelacija HPMC dominira v sestavljenem sistemu.

Slika 5-6 Modul za shranjevanje (G '), modul izgube (G ″) in TAN Δ v primerjavi s temperaturo za raztopino mešanice HPS/HPMC z različno stopnjo substitucije hidroipropil HPS

Modul kompozitnega sistema HPMC/HPS, kot je bilo pričakovano, je med moduli čistega HPMC in čistega HPS. Poleg tega ima kompleksni sistem G '> G ″ v celotnem območju skeniranja temperature, kar kaže na to, da lahko HPMC in HP -ji tvorijo medmolekularne vodikove vezi z molekulami vode in lahko tvorijo tudi medmolekularne vodikove vezi med seboj. Poleg tega imajo na krivulji faktorja izgube vsi kompleksni sistemi vrhunec Δ pri približno 45 ° C, kar kaže na to, da se je v kompleksnem sistemu pojavil neprekinjen fazni prehod. Ta fazni prehod bo obravnavan v naslednjem 5.3.6. Nadaljujte razpravo.

5.3.4 Vpliv temperature na viskoznost spojine

Razumevanje vpliva temperature na reološke lastnosti materialov je pomembno zaradi širokega razpona temperatur, ki se lahko pojavijo med obdelavo in skladiščenjem [359, 360]. V območju 5 ° C-85 ° C je vpliv temperature na kompleksno viskoznost spojinskih raztopin HPMC/HPS z različnimi stopnjami hidroksipropil substitucije HPS prikazan na sliki 5-7. Na sliki 5-7 (a) je razvidno, da se zapletena viskoznost čistih HP-jev s povečanjem temperature znatno zmanjša; Viskoznost čistega HPMC se nekoliko zmanjša od začetka na 45 ° C s povečanjem temperature. izboljšati.

Krivulje viskoznosti vseh sestavljenih vzorcev so pokazale podobne trende s temperaturo, najprej so se znižale s povečanjem temperature in nato z naraščajočo temperaturo. Poleg tega je viskoznost sestavljenih vzorcev bližje HPS pri nizki temperaturi in bližje HPMC pri visoki temperaturi. Ta rezultat je povezan tudi s posebnim gelacijskim vedenjem tako HPMC kot HPS. Krivulja viskoznosti sestavljenega vzorca je pokazala hiter prehod pri 45 ° C, verjetno zaradi faznega prehoda v sestavljenem sistemu HPMC/HPS. Vendar je treba opozoriti, da je viskoznost sestavljenega vzorca G80/HPMC 5: 5 pri visoki temperaturi višja kot pri čistem HPMC, kar je predvsem posledica večje intrinzične viskoznosti G80 pri visoki temperaturi [361]. Pod enakim razmerjem spojin se spojinska viskoznost spojinskega sistema zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil HPS. Zato lahko uvedba hidroksipropilnih skupin v molekule škroba povzroči razbijanje intramolekulskih vodikovih vezi v molekulah škroba.

Slika 5-7 Kompleksna viskoznost v primerjavi s temperaturo za HPS/HPMC se meša z različno stopnjo substitucije hidroipropila HPS

Vpliv temperature na kompleksno viskoznost sestavljenega sistema HPMC/HPS je v skladu z arrenijevim razmerjem znotraj določenega temperaturnega območja, zapletena viskoznost pa ima eksponentno razmerje s temperaturo. Arrenijeva enačba je naslednja:

Med njimi je η* zapletena viskoznost, pa s;

A je konstanta, pa s;

T je absolutna temperatura, k;

R je plinska konstanta, 8.3144 J · mol - 1 · K - 1;

E je aktivacijska energija, j · mol - 1.

Krivulja viskoznosti in temperature sestavljenega sistema, nameščena v skladu s formulo (5-3), lahko razdelimo na dva dela glede na vrh TAN Δ pri 45 ° C; Sestavljeni sistem pri 5 ° C-45 ° C in 45 ° C-85 ° Vrednosti aktivacijske energije E in konstante A, dobljene z namestitvijo v območju C, so prikazane v tabeli 5-3. Izračunane vrednosti aktivacijske energije E so med −174 kJ · mol - 1 in 124 kJ · mol - 1, vrednosti konstante A pa med 6,24 × 10–11 Pa · S in 1,99 × 1028 Pa · s. V območju prilagajanja so bili vgrajeni korelacijski koeficienti višji (R2 = 0,9071 –0,9892), razen vzorca G80/HPMC. Vzorec G80/HPMC ima nižji korelacijski koeficient (R2 = 0,4435) v temperaturnem območju 45 ° C - 85 ° C, kar je lahko posledica same po sebi večje trdote G80 in njegove hitrejše teže v primerjavi z drugo hitrostjo kristalizacije HPS [ 362]. Ta lastnost G80 je bolj verjetno, da bo tvorila nehomogene spojine, če je sestavljena s HPMC.

V temperaturnem območju 5 ° C - 45 ° C je vrednost E kompozitnega vzorca HPMC/HPS nekoliko nižja od čiste HPS, kar je lahko posledica interakcije med HPS in HPMC. Zmanjšajte temperaturno odvisnost viskoznosti. E vrednost čistega HPMC je višja od vrednosti drugih vzorcev. Aktivacijske energije za vse vzorce, ki vsebujejo škroba, so bile nizke pozitivne vrednosti, kar kaže, da je bilo pri nižjih temperaturah znižanje viskoznosti s temperaturo manj izrazito, formulacije pa škrobno podobno teksturo.

Tabela 5-3 Arrheniusove enačbe Parametri (E: aktivacijska energija; A: konstanta; R 2: koeficient določanja) iz enačbe (1) za mešanice HPS/HPMC z različnimi stopnjami hidroksipropilacije HPS

Vendar se je v višjem temperaturnem območju 45 ° C - 85 ° C vrednost E kakovostno spreminjala med čistimi HPS in HPMC/HPS kompozitnimi vzorci, E vrednost čistih HPS pa je bila 45,6 kJ · mol - 1 124 kJ · mol -1, vrednosti E kompleksov so v območju -3,77 kJ · mol -1– -72,2 kJ · mol -1. Ta sprememba prikazuje močan učinek HPMC na aktivacijsko energijo zapletenega sistema, saj je vrednost E čistega HPMC -174 kJ mol -1. Vrednosti E čistega HPMC in sestavljenega sistema so negativne, kar kaže, da se pri višjih temperaturah viskoznost povečuje z naraščajočo temperaturo, spojina pa ima teksturo, podobno HPMC.

5.3.5 Dinamične mehanske lastnosti

Slike 5-8 prikazujejo krivulje frekvence pometanja pri 5 ° C sestavljenih raztopin HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila. Iz slike je razvidno, da ima čisti HPS značilno trdno vedenje (g ′> g ″), medtem ko je HPMC tekoče podobno vedenje (g '<g ″). Vse formulacije HPMC/HPS so pokazale trdno vedenje. Za večino vzorcev se tako G 'in G ″ povečujeta z naraščajočo frekvenco, kar kaže, da je trdno podobno vedenje materiala močno.

Čisti HPMC kažejo jasno frekvenčno odvisnost, ki jo je težko opaziti v čistih vzorcih HPS. Kot je bilo pričakovano, je sistem kompleksa HPMC/HPS pokazal določeno stopnjo odvisnosti od frekvence. Za vse vzorce, ki vsebujejo HPS, je N 'vedno nižji od N ″, G ″ pa ima močnejšo frekvenčno odvisnost kot G', kar kaže, da so ti vzorci bolj elastični kot viskozni [352, 359, 363]. Zato je učinkovitost sestavljenih vzorcev določena predvsem s HPS, kar je predvsem zato, ker HPMC predstavlja stanje raztopine z nižjo viskoznostjo pri nizki temperaturi.

Tabela 5-4 N ', N ″, G0 ′ in G0 ″ za HPS/HPMC z različno stopnjo hidropropil substitucije HPS pri 5 ° C, kot je določeno iz enačb. (5-1) in (5-2)

Slika 5-8 SHRANT MODUL (G ') in modul izgube (G ″) v primerjavi s frekvenco za HPS/HPMC mešanice z različno stopnjo substitucije hidroipropila HPS pri 5 ° C

Čisti HPMC kažejo jasno frekvenčno odvisnost, ki jo je težko opaziti v čistih vzorcih HPS. Kot je bilo pričakovano za kompleks HPMC/HPS, je sistem ligand pokazal določeno stopnjo odvisnosti od frekvence. Za vse vzorce, ki vsebujejo HPS, je N 'vedno nižji od N ″, G ″ pa ima močnejšo frekvenčno odvisnost kot G', kar kaže, da so ti vzorci bolj elastični kot viskozni [352, 359, 363]. Zato je učinkovitost sestavljenih vzorcev določena predvsem s HPS, kar je predvsem zato, ker HPMC predstavlja stanje raztopine z nižjo viskoznostjo pri nizki temperaturi.

Slike 5-9 prikazujejo frekvenčne krivulje spojinskih raztopin HPMC/HPS HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila pri 85 ° C. Kot je razvidno iz slike, so vsi drugi vzorci HPS razen A1081 pokazali značilno trdno podobno vedenje. Za A1081 so vrednosti G 'in G' zelo blizu, G 'pa nekoliko manjše od G ", kar kaže na to, da se A1081 obnaša kot tekočina.

To je lahko zato, ker je A1081 hladen gel in je pri visoki temperaturi prehod na gel do raztopine. Po drugi strani pa so se za vzorce z enakim razmerjem spojin vrednosti N ', N ″, G0 ′ in G0 ″ (tabela 5-5) zmanjšale s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil, kar kaže, da hidroksipropilacija zmanjša trdno Kot obnašanje škroba pri visoki temperaturi (85 ° C). Zlasti sta n 'in n ″ G80 blizu 0, kar kažeta močno trdno vedenje; V nasprotju s tem sta N 'in N ″ vrednosti A1081 blizu 1, kar kažeta močno vedenje tekočine. Te vrednosti n 'in n "so skladne s podatki za G' in G". Poleg tega, kot je razvidno iz slik 5-9, lahko stopnja substitucije hidroksipropila znatno izboljša frekvenčno odvisnost HPS pri visoki temperaturi.

Slika 5-9 Modul za shranjevanje (G ') in modul izgube (G ″) v primerjavi s frekvenco za mešanice HPS/HPMC z različno stopnjo substitucije hidroipropila HPS pri 85 ° C

Slike 5-9 kažejo, da ima HPMC značilno trdno vedenje (G '> G ″) pri 85 ° C, kar je predvsem pripisano njegovim termogelnim lastnostim. Poleg tega se G 'in G ″ HPMC razlikujeta s frekvenco, povečanje se ni veliko spremenilo, kar kaže, da nima jasne frekvence.

Za sestavljeni sistem HPMC/HPS sta vrednosti N 'in N ″ blizu 0, G0' pa je bistveno višji od G0 (tabela ″ 5-5), kar potrjuje njegovo trdno vedenje. Po drugi strani pa lahko večja substitucija hidroksipropila preusmeri HPS iz trdnega na tekoče vedenje, pojav, ki se ne pojavlja v sestavljenih raztopinah. Poleg tega sta za sestavljeni sistem, dodan s HPMC, s povečanjem frekvence, G 'in G "ostala razmeroma stabilna, vrednosti N' in N" pa so bile blizu vrednosti HPMC. Vsi ti rezultati kažejo, da HPMC prevladuje nad viskoelastičnostjo sestavljenega sistema pri visoki temperaturi 85 ° C.

Tabela 5-5 N ', N ″, G0 ′ in G0 ″ za HPS/HPMC z različno hidropropilno substitucijo HPS pri 85 ° C, kot je določeno iz enačb. (5-1) in (5-2)

5.3.6 Morfologija kompozitnega sistema HPMC/HPS

Fazni prehod sestavljenega sistema HPMC/HPS smo preučevali z optičnim mikroskopom obarvanja z jodom. Sestavni sistem HPMC/HPS z razmerjem spojine 5: 5 je bil testiran pri 25 ° C, 45 ° C in 85 ° C. The stained light microscope images below are shown in Figures 5-10. Iz slike je razvidno, da po barvanju z jodom fazo HPS barva v temnejšo barvo, faza HPMC pa kaže svetlejšo barvo, ker je ne more barvati z jodom. Zato se lahko razlikujejo dve fazi HPMC/HPS. Pri višjih temperaturah se območje temnih regij (faza HPS) poveča in območje svetlih regij (faza HPMC) se zmanjša. Zlasti pri 25 ° C je HPMC (svetla barva) neprekinjena faza v kompozitnem sistemu HPMC/HPS, majhna sferična HPS faza (temna barva) pa se razprši v neprekinjeni fazi HPMC. In contrast, at 85 °C, HPMC became a very small and irregularly shaped dispersed phase dispersed in the HPS continuous phase.

Slika 5-8 Morfologije barv 1: 1 HPMC/HPS mešanic pri 25 ° C, 45 ° C in 85 ° C

S povečanjem temperature bi morala obstajati prehodna točka fazne morfologije neprekinjene faze od HPMC do HPS v sestavljenem sistemu HPMC/HPS. Teoretično bi se moralo pojaviti, kadar je viskoznost HPMC in HPS enaka ali zelo podobna. Kot je razvidno iz mikrografov 45 ° C na slikah 5-10, se ne pojavlja tipični fazni diagram "morskega otoka", vendar opazimo sočasno fazo. To opazovanje potrjuje tudi dejstvo, da se je lahko fazni prehod neprekinjene faze pojavil na vrhuncu Tan Δ v krivulji disipacijskega faktorja in temperature, obravnavane v 5.3.3.

Iz slike je razvidno tudi, da pri nizki temperaturi (25 ° C) nekateri deli temne HPS razpršene faze kažejo določeno stopnjo svetle barve, kar je lahko zato, ker del faze HPMC obstaja v fazi HPS v oblika razpršene faze. sredina. Po naključju se pri visoki temperaturi (85 ° C) nekateri majhni temni delci porazdelijo v svetlo barvno razpršeno fazo HPMC, ti majhni temni delci pa so neprekinjeni fazni HP. Ta opažanja kažejo, da v sestavljenem sistemu HPMC-HPS obstaja določena stopnja mezofaze, kar kaže tudi na to, da ima HPMC določeno združljivost s HPS.

5.3.7 Shematski diagram faznega prehoda sestavljenega sistema HPMC/HPS

Na podlagi klasičnega reološkega vedenja polimernih raztopin in kompozitnih gelskih točk [216, 232] in primerjave s kompleksi, obravnavanimi v prispevku .

Slika 5-11 Shematske strukture prehoda HPMC (A); HPS (b); in HPMC/HPS (C)

Obnašanje gela HPMC in z njo povezani prehodni mehanizem raztopine in gela je bilo veliko preučeno [159, 160, 207, 208]. Eden od široko sprejetih je, da verige HPMC obstajajo v raztopini v obliki združenih snopov. Ti grozdi so medsebojno povezani tako, da zavijejo nekatere neurejene ali zmerno topne celulozne strukture in so povezane z gosto substituiranimi regijami s hidrofobno agregacijo metilnih skupin in hidroksilnih skupin. Pri nizki temperaturi molekule vode tvorijo kletke podobne strukture zunaj metil hidrofobnih skupin in struktur vodnih lupin zunaj hidrofilnih skupin, kot so hidroksilne skupine, kar preprečuje, da bi HPMC pri nizkih temperaturah tvoril medkavske vodikove vezi. Ko se temperatura povečuje, HPMC absorbira energijo in te vodne kletke in strukture vodnih lupin so porušene, kar je kinetika prehoda raztopine in gela. Razbijanje vodne kletke in vodne lupine izpostavlja metil in hidroksipropil skupine vodnega okolja, kar ima za posledico znatno povečanje prostega volumna. Pri višji temperaturi se zaradi hidrofobne povezave hidrofobnih skupin in hidrofilne povezanosti hidrofilnih skupin končno oblikuje tridimenzionalna omrežna struktura gela, kot je prikazano na sliki 5-11 (a).

Po želatinizaciji škroba se amiloza raztopi iz škrobnih zrnc, da tvori votlo enojno spiralno strukturo, ki se neprestano raje in na koncu predstavlja stanje naključnih tuljav. Ta struktura z enim vijakom tvori hidrofobno votlino na notranji strani in hidrofilno površino na zunanji strani. Ta gosta struktura škroba jo obdavi z boljšo stabilnostjo [230-232]. Zato HPS obstajajo v obliki spremenljivih naključnih tuljav z nekaterimi raztegnjenimi spiralnimi segmenti v vodni raztopini pri visoki temperaturi. Ko se temperatura znižuje, se vodikove vezi med molekulami HPS in vode pokvarijo in izgubijo vezano vodo. Končno se tvori tridimenzionalna omrežna struktura zaradi tvorbe vodikovih vezi med molekularnimi verigami in nastane gel, kot je prikazano na sliki 5-11 (b).

Običajno, ko sta dve komponenti z zelo različnimi viskoznostmi sestavljeni, komponenta visoke viskoznosti tvori razpršeno fazo in se razprši v neprekinjeni fazi komponente z nizko viskoznostjo. Pri nizkih temperaturah je viskoznost HPMC bistveno nižja kot pri HPS. Zato HPMC tvori neprekinjeno fazo, ki obdaja gelsko fazo z visoko viskoznostjo. Na robovih obeh faz hidroksilne skupine na verigah HPMC izgubijo del vezane vode in tvorijo medmolekularne vodikove vezi z molekularnimi verigami HPS. Med postopkom ogrevanja so se molekularne verige HPS premaknile zaradi absorbiranja dovolj energije in tvorjenih vodikovih vezi z molekulami vode, kar je povzročilo rupturo strukture gela. Hkrati sta bila uničena struktura vodne kletke in struktura vodne lupine na verigi HPMC in postopoma raztrgana, da bi izpostavila hidrofilne skupine in hidrofobne grozde. Pri visoki temperaturi HPMC tvori strukturo gela omrežja zaradi medmolekulskih vodikovih vezi in hidrofobne povezave, zato postane visoko viskoznost, razpršena faza, razpršena v neprekinjeni fazi HPS naključnih tuljav, kot je prikazano na sliki 5-11 (C). Zato sta HPS in HPMC prevladovala v reoloških lastnostih, lastnostih gela in fazni morfologiji sestavljenih gelov pri nizkih in visokih temperaturah.

Uvedba hidroksipropilnih skupin v molekule škroba razbije svojo notranjo urejeno intramolekularno strukturo vodikove vezi, tako da so želatinizirane molekule amiloze v oteklem in raztegnjenem stanju, kar poveča učinkovito hidratacijsko volumen molekul in zavira težnjo molekul, da bi se naključno pojasnili naključno v vodni raztopini [362]. Zato zajetne in hidrofilne lastnosti hidroksipropila otežujejo rekombinacijo amiloznih molekularnih verig in tvorbo navzkrižnih regij [233]. Zato se z znižanjem temperature v primerjavi z izvornim škrobom HPS ponavadi tvori ohlapnejšo in mehkejšo strukturo omrežja gela.

S povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila je v raztopini HPS bolj raztegnjenih vijačnih fragmentov, ki lahko tvorijo več medmolekulskih vodikovih vezi z molekularno verigo HPMC na meji obeh faz in tako tvorijo bolj enakomerno strukturo. Poleg tega hidroksipropilacija zmanjša viskoznost škroba, kar v formulaciji zmanjša razliko viskoznosti med HPMC in HPS. Zato se fazna prehodna točka v sistemu kompleksa HPMC/HPS premakne na nizko temperaturo s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil HPS. This can be confirmed by the abrupt change in viscosity with temperature of the reconstituted samples in 5.3.4.

5.4 Povzetek poglavja

V tem poglavju so bile pripravljene sestavljene raztopine HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami substitucije hidroksipropila in učinek HPS hidroksipropil substitucije na reološke lastnosti in gel lastnosti HPMC/HPS hladnega in vročih gelskih sestavljenih sistemov. Fazno porazdelitev HPMC/HPS hladnega in vročega gela kompozitnega sistema smo preučevali z analizo optičnega mikroskopa, ki obarva z jodom. Glavne ugotovitve so naslednje:

1. Pri sobni temperaturi se je viskoznost in strižno redčenje spojine HPMC/HPS zmanjšalo s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS. To je predvsem zato, ker uvedba hidroksipropilne skupine v molekulo škroba uniči njegovo intramolekularno strukturo vodikove vezi in izboljša hidrofilnost škroba.
2. Pri sobni temperaturi na HPMC in hidroksipropilacija vplivata na ničelna viskoznost H0, indeks pretoka N in koeficient viskoznosti K iz sestavljenih raztopin HPMC/HPS. S povečanjem vsebnosti HPMC se ničelna strižna viskoznost H0 zmanjšuje, indeks pretoka se poveča in koeficient viskoznosti K zmanjšuje; Nič strižna viskoznost H0, indeks pretoka N in koeficient viskoznosti K čistega HPS vse povečuje s hidroksilom s povečanjem stopnje propilne nadomestitve, postane manjša; Toda za sestavljeni sistem se ničelna strižna viskoznost H0 zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije, medtem ko se indeks pretoka N in konstantna viskoznost k povečata s povečanjem stopnje zamenjave.
3. Metoda striženja s predhodno striženjem in tristopenjsko tiksotropijo lahko natančneje odražajo viskoznost, pretočne lastnosti in tiksotropijo sestavljene raztopine.
4. Linearno viskoelastično območje sestavljenega sistema HPMC/HPS se zoži z zmanjšanjem stopnje substitucije hidroksipropil HPS.
5. V tem hladno-vročem gel sestavljenem sistemu lahko HPMC in HP-ji tvorijo neprekinjene faze pri nizkih in visokih temperaturah. Ta sprememba fazne strukture lahko znatno vpliva na kompleksno viskoznost, viskoelastične lastnosti, odvisnost od frekvence in gel lastnosti kompleksnega gela.
6. Kot razpršene faze lahko HPMC in HPS določita reološke lastnosti in gel lastnosti sestavljenih sistemov HPMC/HPS pri visokih in nizkih temperaturah. Viskoelastične krivulje kompozitnih vzorcev HPMC/HPS so bile skladne s HPS pri nizki temperaturi in HPMC pri visoki temperaturi.
7. Različna stopnja kemijske spreminjanja strukture škroba je pomembno vplivala tudi na lastnosti gela. Rezultati kažejo, da se kompleksni viskoznost, modul za shranjevanje in modul izgube zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS. Zato lahko hidroksipropilacija domačega škroba prekine njegovo urejeno strukturo in poveča hidrofilnost škroba, kar ima za posledico mehko teksturo gela.
8. Hidroksipropilacija lahko zmanjša trdno vedenje raztopin škroba pri nizki temperaturi in tekočino podobno vedenje pri visoki temperaturi. At low temperature, the values of n′ and n″ became larger with the increase of HPS hydroxypropyl substitution degree; at high temperature, n′ and n″ values became smaller with the increase of HPS hydroxypropyl substitution degree.
9. Vzpostavljena je bila povezava med mikrostrukturo, reološkimi lastnostmi in gel lastnosti kompozitnega sistema HPMC/HPS. Tako nenadna sprememba krivulje viskoznosti sestavljenega sistema kot vrh TAN Δ v krivulji faktorja izgube se pojavita pri 45 ° C, kar je skladno s sočasnim faznim pojavom, opaženim pri mikrografiji (pri 45 ° C).

Če povzamemo, HPMC/HPS Hladno-Hot gel kompozitni sistem ima posebno temperaturno nadzorovano fazno morfologijo in lastnosti. Z različnimi kemičnimi spremembami škroba in celuloze se lahko za razvoj in uporaba pametnih materialov z visoko vrednostjo uporablja HPMC/HPS hladni in vroče gel spojine.

Poglavje 6 Učinki nadomestitve HPS na lastnosti in združljivost sistema kompozitnih membran HPMC/HPS

Iz 5. poglavja je razvidno, da sprememba kemijske strukture komponent v sestavljenem sistemu določa razliko v reoloških lastnostih, lastnostih gela in drugih lastnosti obdelave sestavljenega sistema. Skupna uspešnost ima pomemben vpliv.

To poglavje se osredotoča na vpliv kemijske strukture komponent na mikrostrukturo in makroskopske lastnosti kompozitne membrane HPMC/HPS. V kombinaciji z vplivom poglavja 5 na reološke lastnosti kompozitnega sistema so vzpostavljene reološke lastnosti kompozitnega sistema HPMC/HPS- razmerje med lastnosti filma.

6.1 Materiali in oprema

6.1.1 Glavni eksperimentalni materiali

6.1.2 Glavni instrumenti in oprema

6.2 Eksperimentalna metoda

6.2.1 Priprava kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami

Skupna koncentracija sestavljene raztopine je 8% (m/m), HPMC/HPS spojin Kompozitni film HPMC/HPS smo pripravili po metodi igranja. Za specifično metodo priprave glejte 3.2.1.

6.2.2 Struktura mikrodomena kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami

6.2.2.1 Načelo mikrostrukturne analize sinhrotronskega sevanja z majhnim kotom rentgenskega sipanja

Small Angel X-ray Scattering (SAXS) refers to the scattering phenomenon caused by the X-ray beam irradiating the sample under test within a small angle close to the X-ray beam. Based on the nanoscale electron density difference between the scatterer and the surrounding medium, small-angle X-ray scattering is commonly used in the study of solid, colloidal, and liquid polymer materials in the nanoscale range. Compared with wide-angle X-ray diffraction technology, SAXS can obtain structural information on a larger scale, which can be used to analyze the conformation of polymer molecular chains, long-period structures, and the phase structure and phase distribution of polymer complex systems . Synchrotron X-ray light source is a new type of high-performance light source, which has the advantages of high purity, high polarization, narrow pulse, high brightness, and high collimation, so it can obtain the nanoscale structural information of materials more quickly and accurately. Analyzing the SAXS spectrum of the measured substance can qualitatively obtain the uniformity of electron cloud density, the uniformity of single-phase electron cloud density (positive deviation from Porod or Debye's theorem), and the clarity of two-phase interface (negative deviation from Porod or Debye's theorem). ), samovšečnost razpršilnika (ne glede na to, ali ima fraktalne značilnosti), razpršenost razpršilnika (monodisperznost ali polidisperzivnost, ki jo določa gvanier) in druge informacije, in razprševalna fraktalna dimenzija, polmer giracije in povprečna plast ponavljajočih se enot je mogoče kvantitativno pridobiti. Debelina, povprečna velikost, volumen razpršilnika, specifična površina in drugi parametri.

6.2.2.2 Preskusna metoda

V avstralskem centru za sevanje sinhrotrona (Clayton, Victoria, Avstralija) je bil za določitev strukture mikro domene in drugih povezanih informacij o kompozitu uporabljen svetovni napredni vir sinhrotronskega sevanja tretje generacije (Flux 1013 fotonov/s, valovna dolžina 1,47 Å) film. Dvodimenzionalni vzorec razprševanja preskusnega vzorca je zbral detektor Pilatus 1M (površina 169 × 172 μm, velikost 172 × 172 μm pik), izmerjeni vzorec pa je bil v območju 0,015 <Q <0,15 Å-1 ( q is the scattering vector) The inner one-dimensional small-angle X-ray scattering curve is obtained from the two-dimensional scattering pattern by ScatterBrain software, and the scattering vector q and the scattering angle 2 are converted by the formula i / , Kje je rentgenska valovna dolžina. Vsi podatki so bili pred analizo podatkov vnaprej normalizirani.

6.2.3 Termogravimetrična analiza kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije HPS hidroksipropil

6.2.3.1 Princip termogravimetrične analize

Enako kot 3.2.5.1

6.2.3.2 Testna metoda

Glej 3.2.5.2

6.2.4 Natezne lastnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije HPS hidroksipropil

6.2.4.1 Načelo analize natezne lastnosti lastnosti

Enako kot 3.2.6.1

6.2.4.2 Preskusna metoda

Glej 3.2.6.2

Z uporabo standarda ISO37 je razrezan na utore v obliki ročice s skupno dolžino 35 mm, razdaljo med črtami za označevanje 12 mm in širino 2 mm. Vsi preskusni vzorci so bili uravnoteženi pri 75% vlažnosti za več kot 3 d.

6.2.5 Prepustnost kisika kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami HPS hidroksipropil substitucije

6.2.5.1 Načelo analize prepustnosti kisika

Enako kot 3.2.7.1

6.2.5.2 Testna metoda

Glej 3.2.7.2

6.3 Rezultati in razprava

6.3.1 Analiza kristalne strukture HPMC/HPS kompozitnih filmov z različnimi stopnjami HPS hidroksipropilne substitucije

Slika 6-1 prikazuje majhne kotne rentgenske razpršene spektre kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi stopnjami HPS hidroksipropil substitucije. Iz slike je razvidno, da se v relativno obsežnem območju Q> 0,3 Å (2θ> 40) očitni značilni vrhovi pojavijo v vseh vzorcih membrane. Iz vzorca rentgenskega razprševanja čistega komponentnega filma (sl. 6-1A) ima čisti HPMC močan karakterni vrhom rentgenskega razpršitve pri 0,569 Å, kar kaže regija 7,70 (2θ> 50). Kristalni značilni vrhovi, kar kaže, da ima HPMC tukaj določeno kristalno strukturo. Tako čista vzorca filma A939 in A1081 sta bila na 0,397 Å izrazit rentgenski razpršeni vrh, kar kaže, da ima HPS kristalni značilen vrh v širokokotnem območju 5,30, kar ustreza kristalnemu vrhov škroba tipa B. Iz slike je jasno razvidno, da ima A939 z nizko hidroksipropilno substitucijo večje površino največjega vrha kot A1081 z visoko zamenjavo. To je predvsem zato, ker uvedba hidroksipropilne skupine v molekularno verigo škroba razbije prvotno urejeno strukturo škrobnih molekul, poveča težavnost preureditve in navzkrižno povezanost med molekularnimi verigami škroba in zmanjša stopnjo rekristalizacije škroba. S povečanjem stopnje substitucije hidroksipropilne skupine je zaviralni učinek hidroksipropilne skupine na rekristalizacijo škroba bolj očiten.

Iz majhnega kotnega rentgenskega razpršenega spektra kompozitnih vzorcev (slika 6-1B) je razvidno, da so kompozitni filmi HPMC-HPS pokazali očitne značilne vrhove pri 0,569 Å in 0,397 Å, kar ustreza 7,70 HPMC kristala značilni vrhovi. Vrhovno območje kristalizacije HPS kompozitnega filma HPMC/A939 je bistveno večje kot pri kompozitnem filmu HPMC/A1081. Preurejanje je zatirano, kar je skladno z variacijo vrha kristalizacije HPS s stopnjo substitucije hidroksipropila v čistih komponentnih filmih. Kristalno vrhovno območje, ki ustreza HPMC pri 7,70 za sestavljene membrane z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS, se ni veliko spremenilo. V primerjavi s spektrom čistih komponentnih vzorcev (slika 5-1A) so se območja vrhov kristalizacije HPMC in vrhov kristalizacije HPS kompozitnih vzorcev zmanjšala, kar kaže druga skupina. Pojav rekristalizacije materiala za ločevanje filma ima določeno zaviralno vlogo.

Slika 6-1 SAXS SPEKTRA HPMC/HPS mešanja filmov z različnimi stopnja substitucije hidroksipropila HPS

Skratka, povečanje stopnje substitucije hidroksipropila HPS in mešanje obeh komponent lahko do določene mere zavirata pojav rekristalizacije HPMC/HPS kompozitne membrane. Povečanje stopnje substitucije hidroksipropila HPS je v glavnem zaviralo rekristalizacijo HPS v kompozitni membrani, medtem ko je imela dvokomponentna spojina določeno inhibitorno vlogo pri rekristalizaciji HPS in HPMC v kompozitni membrani.

6.3.2 Analiza samo-podobne fraktalne strukture kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami

Povprečna dolžina verige (R) polisaharidnih molekul, kot so molekule škroba in molekule celuloze, je v območju 1000-1500 nm, Q Formula Porod, vzorci filma polisaharida lahko vidimo razmerje med majhnim kotnim rentgenskim intenzivnostjo razprševanja in kotom razprševanja je:

Med tem sem (q) intenzivnost rentgenskega razprševanja z majhnim kotom;

Q je kot razprševanja;

α je naklon Poroda.

Porod naklon α je povezan z fraktalno strukturo. Če je α < 3, to pomeni, da je struktura materiala razmeroma ohlapna, da je površina razpršilca ​​gladka in da je masni fraktal ter njegova fraktalna dimenzija D = α; če je 3 < α <4, to pomeni, da je struktura materiala gosta in je razpršilec površina hrapava, kar je površinski fraktal, njegova fraktalna dimenzija pa D = 6 – α.

Slika 6-2 prikazuje ploskve LNI (Q) -lnq kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami HPS hidroksipropil substitucije. Iz slike je razvidno, da vsi vzorci predstavljajo samopodobljeno fraktalno strukturo v določenem območju, naklon Porod α pa je manj kot 3, kar kaže gladka. Masne fraktalne dimenzije kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami HPS hidroksipropil substitucije so prikazane v tabeli 6-1.

Tabela 6-1 prikazuje fraktalno dimenzijo kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije HPS hidroksipropil. Iz tabele je razvidno, da je za čiste vzorce HPS fraktalna dimenzija A939, substituirana z nizkim hidroksipropilom Gostota samo-podobne strukture se znatno zmanjša. This is because the introduction of hydroxypropyl groups on the starch molecular chain significantly hinders the mutual bonding of HPS segments, resulting in a decrease in the density of the self-similar structure in the film. Hydrophilic hydroxypropyl groups can form intermolecular hydrogen bonds with water molecules, reducing the interaction between molecular segments; larger hydroxypropyl groups limit the recombination and cross-linking between starch molecular segments, so with the increasing degree of hydroxypropyl substitution, HPS forms a more loose self-similar structure.

Za sestavljeni sistem HPMC/A939 je fraktalna dimenzija HPS višja kot pri HPMC, to je zato, ker se škrob prekristalizira, in bolj urejena struktura se oblikuje med molekularnimi verigami, kar vodi do samo-simane strukture v membrani . Visoka gostota. Fraktalna dimenzija sestavljenega vzorca je nižja kot pri obeh čistih komponentah, ker se med sestavljanjem medsebojno vezavo molekulskih segmentov obeh komponent ovira, kar ima za posledico gostoto samopodoblih struktur. V nasprotju s tem je v sestavljenem sistemu HPMC/A1081 fraktalna dimenzija HPS precej nižja kot pri HPMC. To je zato, ker uvedba hidroksipropilnih skupin v molekulah škroba znatno zavira rekristalizacijo škroba. Podobna struktura v lesu je bolj zadolžena. At the same time, the fractal dimension of the HPMC/A1081 compound sample is higher than that of pure HPS, which is also significantly different from the HPMC/A939 compound system. Self-similar structure, the chain-like HPMC molecules can enter the cavity of its loose structure, thereby improving the density of the self-similar structure of HPS, which also indicates that HPS with high hydroxypropyl substitution can form a more uniform complex after compounding s HPMC. sestavine. From the data of rheological properties, it can be seen that hydroxypropylation can reduce the viscosity of starch, so during the compounding process, the viscosity difference between the two components in the compounding system is reduced, which is more conducive to the formation of a homogeneous spojina.

Slika 6-2 vzorci lnI (Q) -lnq in njegove prilegajoče krivulje za HPMC/HPS mešajo filme z različnimi stopnja substitucije hidroksipropila HPS

Tabela 6-1 Fraktalna struktura Parametri mešanic HPS/HPMC z različnimi stopnja substitucije hidroksipropila HPS

Pri kompozitnih membranah z enakim razmerjem spojin se fraktalna dimenzija zmanjša tudi s povečanjem nadomestitvene stopnje hidroksipropilne skupine. Uvedba hidroksipropila v molekulo HPS lahko zmanjša medsebojno vezanje polimernih segmentov v sestavljenem sistemu in s tem zmanjša gostoto sestavljene membrane; HPS z visoko hidroksipropilno substitucijo ima boljšo združljivost s HPMC, lažje tvori enotno in gosto spojino. Zato se gostota samopodobe strukture v kompozitni membrani zmanjša s povečanjem nadomestitvene stopnje HPS, kar je rezultat skupne vplive nadomestitvene stopnje HPS hidroksipropila in združljivosti obeh komponent v kompozitu sistem.

6.3.3 Analiza toplotne stabilnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami

Termogravimetrični analizator je bil uporabljen za testiranje toplotne stabilnosti HPMC/HPS užitnih kompozitnih filmov z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropil. Slika 6-3 prikazuje termogravimetrično krivuljo (TGA) in njegovo krivuljo hitrosti izgube teže (DTG) sestavljenih filmov z različnimi stopnjami hidroksipropil HPS. Iz krivulje TGA na sliki 6-3 (a) je razvidno, da sestavljena membrana vzorči z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami. Obstajata dve očitni fazi termogravimetričnih sprememb s povečanjem temperature. Najprej je majhna stopnja izgube teže pri 30 ~ 180 ° C, kar je v glavnem posledica hlapljivosti vode, ki jo adsorbira polisaharidna makromolekula. Obstaja velika faza izgube teže pri 300 ~ 450 ° C, ki je realna faza toplotne razgradnje, ki jo povzroča predvsem toplotna razgradnja HPMC in HPS. Iz slike je razvidno tudi, da so krivulje izgube teže HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila podobne in bistveno drugačne kot pri HPMC. Med dvema vrstama krivulj za hujšanje za čiste vzorce HPMC in čiste HPS.

Iz krivulj DTG na sliki 6-3 (b) je razvidno, da so temperature toplotne razgradnje čistih HP-jev z različnimi stopnjami hidroksipropil substitucije zelo blizu, vrhunske temperature toplotne razgradnje A939 in A081 pa so 310 ° C 305 ° C, oziroma je najvišja temperatura toplotne razgradnje čistega vzorca HPMC bistveno višja kot pri HPS, njegova najvišja temperatura pa 365 ° C; Kompozitni film HPMC/HPS ima dva vrha toplotne razgradnje na krivulji DTG, kar ustreza toplotni razgradnji HPS in HPMC. Značilni vrhovi, ki kažejo, da je v kompozitnem sistemu določena stopnja ločitve faze s sestavljenim razmerjem 5: 5, kar je skladno z rezultati toplotne razgradnje sestavljenega filma s sestavljenim razmerjem 5: 5 v poglavju 3 . Najvišje temperature toplotne razgradnje v vzorcih kompozitnih filmov HPMC/A1081 so bile 306 ° C oziroma 363 ° C. Najvišje temperature kompozitnih filmskih vzorcev so bile preusmerjene na nižje temperature kot čisti komponentni vzorci, kar je kazalo, da se je toplotna stabilnost sestavljenih vzorcev zmanjšala. Pri vzorcih z enakim razmerjem spojin se je najvišja temperatura toplotne razgradnje znižala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil, kar kaže, da se je toplotna stabilnost sestavljenega filma zmanjšala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila. To je zato, ker uvedba hidroksipropilnih skupin v molekule škroba zmanjšuje interakcijo med molekularnimi segmenti in zavira urejeno preureditev molekul. Skladno je z rezultati, da se gostota samopodobnih struktur zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila.

Slika 6-3 Krivulje TGA (a) in njihove izvedenke (DTG) krivulje (b) filmov iz mešanice HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS

6.3.4 Mehanske lastnosti Analiza kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS

Slika 6-5 Natezne lastnosti filmov HPMC/HPS z različnimi stopnja substitucije hidroksipropila HPS

Natezne lastnosti kompozitnih filmov HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami substitucije so bile testirane z mehanskim analizatorjem lastnosti pri 25 ° C in 75% relativne vlažnosti. Slike 6-5 prikazujejo elastični modul (A), raztezanje pri prelomu (B) in natezna trdnost (C) sestavljenih filmov z različnimi stopnjami substitucije HPS hidroksipropil. Iz slike je razvidno, da so se za sestavljeni sistem HPMC/A1081 s povečanjem vsebnosti HPS elastični modul in natezna trdnost kompozitnega filma postopoma zmanjševala, raztezanje pri prelomu pa se je znatno povečalo, kar je bilo skladno s 3,3. 5 srednje in visoka vlaga. Rezultati sestavljenih membran z različnimi razmerji spojincev so bili dosledni.

Pri čistih HPS membranah se je tako elastični modul kot natezna trdnost povečala z zmanjšanjem stopnje substitucije hidroksipropil HPS, kar kaže na to, da hidroksipropilacija zmanjša togost sestavljene membrane in izboljša njegovo prožnost. To je predvsem zato, ker se s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil se hidrofilnost HPS povečuje in membranska struktura postane bolj zazrajša Preskus razprševanja žarkov. Vendar se raztezanje pri prelomu zmanjša z zmanjšanjem nadomestitvene stopnje HPS hidroksipropilne skupine, kar je predvsem zato, ker lahko uvedba hidroksipropilne skupine v molekulo škroba zavira rekristalizacijo škroba. Rezultati so skladni s povečanjem in zmanjšanjem.

Za kompozitno membrano HPMC/HPS z enakim razmerjem spojine se elastični modul membranskega materiala poveča z zmanjšanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, natezno trdnost in raztezanje pa se pri prekinitvi zmanjšata z zmanjšanjem stopnje nadomestitve. Omeniti velja, da se mehanske lastnosti kompozitnih membran popolnoma razlikujejo glede na razmerje med spojino z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS. To je predvsem zato, ker na mehanski lastnosti sestavljene membrane ne vpliva le stopnja substitucije HPS na membranski strukturi, ampak tudi združljivost med komponentami v sestavljenem sistemu. Viskoznost HPS se zmanjšuje s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila, bolj ugodno je oblikovati enotno spojino z združenjem.

6.3.5 Analiza prepustnosti kisika kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami

Oksidacija, ki jo povzroča kisik, je začetna faza na mnogih načinih, kako povzročajo pokvarjenost hrane, zato lahko užitni kompozitni filmi z določenimi lastnostmi kisikove pregrade izboljšajo kakovost hrane in podaljšajo rok uporabe hrane [108, 364]. Zato so bile izmerjene hitrosti prenosa kisika kompozitnih membran HPMC/HPS z različnimi HPS hidroksipropilnimi stopnjami substitucijskih stopenj, rezultati pa so prikazani na sliki 5-6. Iz slike je razvidno, da je prepustnost kisika vseh čistih HPS membran precej nižja kot pri čistih membranah HPMC, kar kaže, da imajo HPS membrane boljše lastnosti kisikove pregrade kot membrane HPMC, kar je skladno s prejšnjimi rezultati. Pri čistih HPS membranah z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila se hitrost prenosa kisika poveča s povečanjem stopnje substitucije, kar kaže, da se območje, kjer kisik prepušča membranski material, poveča. To je skladno z mikrostrukturno analizo malega kota rentgenskega razprševanja, da struktura membrane postane ohlapnejša s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila, zato permeacijski kanal kisika v membrani postane večji, kisik pa v membrani Prežema se, ko se območje povečuje, stopnja prenosa kisika se tudi postopoma povečuje.

Slika 6-6 prepustnost kisika HPS/HPMC z različnimi stopnja substitucije hidroksipropila HPS

Za kompozitne membrane z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS se hitrost prenosa kisika zmanjša s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila. To je predvsem zato, ker v sistemu 5: 5 obstaja HPS v obliki dispergirane faze v neprekinjeni fazi z nizko viskoznostjo HPMC, viskoznost HP pa se zmanjša s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil. Manjša kot je razlika v viskoznosti, bolj kot je spodbudna za nastanek homogene spojine, bolj mučen je kisikov permeacijski kanal v membranskem materialu in manjša hitrost prenosa kisika.

6.4 Povzetek poglavja

V tem poglavju smo hPMC/HPS užitni kompozitni filmi pripravili z vlivanjem HPS in HPMC z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila in dodajanjem polietilenskega glikola kot mehčalca. Učinek različnih HPS hidroksipropilnih substitucij na kristalno strukturo in mikrodomansko strukturo kompozitne membrane smo preučevali s tehnologijo rentgenskega sipanja s sinhrotronom. Učinke različnih HPS hidroksipropil substitucije na toplotno stabilnost, mehanske lastnosti in prepustnost kisika kompozitnih membran in njihove zakone so preučevali s termogravimetričnim analizatorjem, testerjem mehanskega lastnosti in prepustnosti kisika. Glavne ugotovitve so naslednje:

1. Za kompozitno membrano HPMC/HPS z enakim razmerjem spojinca se s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil se območje vrha kristalizacije, ki ustreza HPS pri 5,30 Hidroksipropilacija škroba lahko zavira rekristalizacijo škroba v sestavljenem filmu.
2. V primerjavi s čistimi komponentnimi membranami HPMC in HPS se zmanjšajo kristalizacijska območja HPS (5.30) in HPMC (7,70) sestavljenih membran, kar kaže sestavljene membrane. Prekristalizacija druge komponente ima določeno zaviralno vlogo.
3. Vse kompozitne membrane HPMC/HPS so pokazale samo-podobno masno fraktalno strukturo. Pri kompozitnih membranah z enakim razmerjem spojine se je gostota membranskega materiala znatno zmanjšala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropil; Nizka HPS hidroksipropilna substitucija Gostota sestavljenega membranskega materiala je bistveno nižja kot pri dvojnem komponentnem materialu, medtem ko je gostota sestavljenega membranskega materiala z visoko HPS hidroksipropilno stopnjo substitucije večja od membrane čiste HPS, kar je Predvsem zato, ker hkrati vpliva gostota sestavljenega membranskega materiala. Vpliv HPS hidroksipropilacije na zmanjšanje vezave polimernega segmenta in združljivost med obema komponentama sestavljenega sistema.
4. Hidroksipropilacija HPS lahko zmanjša toplotno stabilnost kompozitnih filmov HPMC/HPS, najvišja temperatura toplotne razgradnje kompozitnih filmov pa se premakne v območje nizkih temperatur s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila, kar je posledica hidroksipropilne skupine v molekulah škroba. Uvod zmanjšuje interakcijo med molekularnimi segmenti in zavira urejeno preureditev molekul.
5. Elastični modul in natezna trdnost čiste HPS membrane sta se zmanjšala s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, medtem ko se je raztezanje pri prelomu povečalo. To je predvsem zato, ker hidroksipropilacija zavira rekristalizacijo škroba in kompozitni film tvori bolj ohlapno strukturo.
6. Elastični modul kompozitnega filma HPMC/HPS se je zmanjšal s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS, vendar se je na natezna trdnost in raztezanje ob prelomu povečala, ker na mehanske lastnosti kompozitnega filma ni vplivala HPS hidroksipropilna stopnja substitucije. Poleg vpliva vpliva tudi združljivost obeh komponent sestavljenega sistema.
7. The oxygen permeability of pure HPS increases with the increase of hydroxypropyl substitution degree, because hydroxypropylation reduces the density of HPS amorphous region and increases the area of oxygen permeation in the membrane; HPMC/HPS composite membrane The oxygen permeability decreases with the increase of the hydroxypropyl substitution degree, which is mainly because the hyperhydroxypropylated HPS has better compatibility with HPMC, which leads to the increased tortuosity of the oxygen permeation channel in the composite membrane. Zmanjšana prepustnost kisika.

Zgornji eksperimentalni rezultati kažejo, da so makroskopske lastnosti, kot so mehanske lastnosti, toplotna stabilnost in prepustnost kisika, kompozitne membrane HPMC/HPS, tesno povezane z njihovo notranjo kristalno strukturo in strukturo amorfne regije, na katere ne vpliva samo hidroksipropilna nadomestila HPS HPS HPS HPS HPS HPS HPS -a tudi s kompleksom. Vpliv dvokomponentne združljivosti ligandnih sistemov.

Zaključek in obeti

1. Zaključek

V tem prispevku sta sestavljena termični gel HPMC in hladni gel HPS in izdelana je hladna in vroče spojine HPMC/HPS hladen in vroči reverzni gel. Koncentracija raztopine, razmerje med spojino in strižnim učinkom na sestavljeni sistem se sistematično preučujeta vpliv reoloških lastnosti, kot so viskoznost, indeks pretoka in tiksotropija, v kombinaciji z mehanskimi lastnostmi, dinamične termomehanske lastnosti, prepustnost kisika, lastnosti prenosa in termični Kompozitni filmi, pripravljeni po metodi igranja. Obsežne lastnosti in barvanje joda, ki barvanje vina Združljivost, fazni prehod in fazno morfologijo kompozitnega sistema, smo preučevali z optično mikroskopijo, vzpostavili smo razmerje med mikrostrukturo in makroskopske lastnosti HPMC/HPS. Za nadzor lastnosti kompozitov z nadzorom fazne strukture in združljivosti kompozitnega sistema HPMC/HPS glede na razmerje med makroskopskimi lastnostmi in mikromorfološko strukturo kompozitnega sistema HPMC/HPS. S preučevanjem učinkov kemično spremenjenega HP -jev z različnimi stopnjami na reološke lastnosti, gel lastnosti, mikroskopsko lastnosti membran, razmerje med mikrostrukturo in makroskopske lastnosti HPMC/HPS hladnega in vročih inverznih gel sistema. Razmerje med obema in fizičnim modelom je bilo vzpostavljeno za razjasnitev mehanizma gelacije in njegovih vplivnih dejavnikov in zakonov hladnega in vročega gela v sestavljenem sistemu. Ustrezne študije so pripravile naslednje sklepe.

1. Spreminjanje razmerja sestavljenega sistema HPMC/HPS lahko znatno izboljša reološke lastnosti, kot so viskoznost, fluidnost in tiksotropija HPMC pri nizki temperaturi. Nadalje preučevali smo razmerje med reološkimi lastnostmi in mikrostrukturo sestavljenega sistema. Specifični rezultati so naslednji:

(1) Pri nizki temperaturi je sestavljeni sistem neprekinjena fazna faza "morska otoška" struktura, neprekinjeni fazni prehod pa se pojavi pri 4: 6 z zmanjšanjem spojinskega razmerja HPMC/HPS. Kadar je razmerje med spojino veliko (več vsebnosti HPMC), je HPMC z nizko viskoznostjo neprekinjena faza, HPS pa razpršena faza. Za sestavljeni sistem HPMC/HPS, kadar je komponenta z nizko viskoznostjo neprekinjena faza in je komponenta z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, je prispevek neprekinjene fazne viskoznosti k viskoznosti sestavljenega sistema bistveno drugačen. Kadar je HPMC z nizko viskoznostjo neprekinjena faza, viskoznost sestavljenega sistema v glavnem odraža prispevek viskoznosti neprekinjene faze; Kadar je HPS z visoko viskoznostjo neprekinjena faza, bo HPMC kot razpršena faza zmanjšala viskoznost HPS z visoko viskoznostjo. učinek. S povečanjem vsebnosti HPS in koncentracije raztopine v sestavljenem sistemu se je pojav viskoznosti in striženja v sestavljenem sistemu postopoma povečeval, pretočnost se je zmanjšala in okrepila trdno podobno vedenje sestavljenega sistema. Viskoznost in tiksotropija HPMC sta uravnoteženi s formulacijo s HPS.

(2) Za sistem za sestavljanje 5: 5 lahko HPMC in HP -ji tvorijo neprekinjene faze pri nizkih in visokih temperaturah. Ta sprememba fazne strukture lahko znatno vpliva na kompleksno viskoznost, viskoelastične lastnosti, odvisnost od frekvence in gel lastnosti kompleksnega gela. Kot razpršene faze lahko HPMC in HPS določita reološke lastnosti in gel lastnosti sestavljenih sistemov HPMC/HPS pri visokih in nizkih temperaturah. Viskoelastične krivulje kompozitnih vzorcev HPMC/HPS so bile skladne s HPS pri nizki temperaturi in HPMC pri visoki temperaturi.

(3) Vzpostavljena je bila povezava med mikrostrukturo, reološkimi lastnostmi in gel lastnosti kompozitnega sistema HPMC/HPS. Tako nenadna sprememba krivulje viskoznosti sestavljenega sistema kot tudi Tan delta v krivulji faktorja izgube se pojavita pri 45 ° C, kar je skladno s sočasnim faznim pojavom, opaženim pri mikrografiji (pri 45 ° C).

1. By studying the microstructure and mechanical properties, dynamic thermomechanical properties, light transmittance, oxygen permeability and thermal stability of the composite membranes prepared under different compounding ratios and solution concentrations, combined with iodine dyeing optical microscopy technology, research The phase morphology, phase transition and compatibility Med kompleksi smo raziskali in vzpostavili je razmerje med mikroskopsko in makroskopsko lastnostjo kompleksov. Specifični rezultati so naslednji:

(1) V SEM slikah sestavljenih filmov z različnimi razmerji z različnimi razmerji ni očitnega dvofaznega vmesnika. Večina kompozitnih filmov ima v rezultatih DMA le eno stekleno prehodno točko, večina sestavljenih filmov pa ima le en vrhunec toplotne razgradnje v krivulji DTG. Skupaj kažejo, da ima HPMC določeno združljivost s HPS.

(2) Relative humidity has a significant effect on the mechanical properties of HPMC/HPS composite films, and the degree of its effect increases with the increase of HPS content. Pri nižji relativni vlažnosti sta se elastični modul in natezna trdnost sestavljenih filmov povečala s povečanjem vsebnosti HPS, raztezanje pri prelomu sestavljenih filmov pa je bilo bistveno nižje kot v čistih komponentnih filmih. S povečanjem relativne vlažnosti sta se elastični modul in natezna trdnost sestavljenega filma zmanjšala, raztezanje pri prelomu pa se je znatno povečalo, razmerje med mehanskimi lastnostmi kompozitnega filma in razmerjem sestavljanja pa je pokazalo popolnoma nasproten vzorec sprememb pod različnimi relativna vlaga. Mehanske lastnosti sestavljenih membran z različnimi razmerji spojinka kažejo presečišče v različnih relativnih pogojih vlažnosti, kar omogoča optimizacijo učinkovitosti izdelka glede na različne zahteve uporabe.

(3) Vzpostavljena je bila povezava med mikrostrukturo, faznim prehodom, prosojnostjo in mehanskimi lastnostmi kompozitnega sistema HPMC/HPS. a. Najnižja točka prosojnosti sestavljenega sistema je skladna s fazno prehodno točko HPMC iz neprekinjene faze do dispergirane faze in minimalno točko zmanjšanja nateznega modula. b. Young -ov modul in raztezanje pri prelomu se zmanjšata s povečanjem koncentracije raztopine, kar je vzročno povezano z morfološko spremembo HPMC iz neprekinjene faze do dispergirane faze v sestavljenem sistemu.

1. Učinek HPS kemijske modifikacije na reološke lastnosti sestavljenega sistema in celovite lastnosti sestavljene membrane, kot so kristalna struktura, struktura amorfne regije, mehanske lastnosti, prepustnost kisika in toplotna stabilnost. Specifični rezultati so naslednji:

(1) hidroksipropilacija HP ​​-jev lahko zmanjša viskoznost sestavljenega sistema pri nizki temperaturi, izboljša pretočnost spojinske raztopine in zmanjša pojav strižne redčenja; Hidroksipropilacija HP-jev lahko zoži linearno viskoelastično območje sestavljenega sistema, zmanjša temperaturo faznega prehoda sestavljenega sistema HPMC/HPS in izboljša trdno podobno vedenje sestavljenega sistema pri nizki temperaturi in pretočnosti pri visoki temperaturi.

(2) Hidroksipropilacija HPS in izboljšanje združljivosti obeh komponent lahko znatno zavirata prekristalizacijo škroba v membrani in spodbujata tvorbo ohlapnejše samo-podobne strukture v kompozitni membrani. Uvedba obsežnih hidroksipropilnih skupin na molekularno verigo škroba omejuje medsebojno vezavo in urejeno preureditev molekularnih segmentov HPS, kar ima za posledico tvorbo bolj zazvene samopodoblje strukture HPS. Za kompleksni sistem povečanje stopnje substitucije hidroksipropila omogoča, da verižnim molekulam HPMC vstopijo v ohlapno votlinsko območje HPS, kar izboljša združljivost zapletenega sistema in izboljša gostoto samo-simane strukture HPS. Združljivost sestavljenega sistema se poveča s povečanjem stopnje substitucije hidroksipropilne skupine, kar je skladno z rezultati reoloških lastnosti.

(3) Makroskopske lastnosti, kot so mehanske lastnosti, toplotna stabilnost in prepustnost kisika kompozitne membrane HPMC/HPS, so tesno povezane z njegovo notranjo kristalno strukturo in strukturo amorfne regije. Kombinirani učinek obeh učinkov združljivosti obeh komponent.

1. S preučevanjem učinkov koncentracije raztopine, temperature in kemijske spreminjanja HPS na reološke lastnosti sestavljenega sistema je bil obravnavan mehanizem gelacije HPMC/HPS hladno-toplotnega inverznega gela. Specifični rezultati so naslednji:

(1) V sestavljenem sistemu je kritična koncentracija (8%), pod kritično koncentracijo pa v neodvisnih molekularni verigi in faznih območjih obstajata HPMC in HPS; Ko je dosežena kritična koncentracija, se v raztopini oblikuje faza HPS kot kondenzat. Gel center je mikrogelna struktura, povezana s prepletanjem molekularnih verig HPMC; Nad kritično koncentracijo je prepletanje bolj zapleteno in interakcija je močnejša, raztopina pa ima vedenje, podobno kot pri polimerni talini.

(2) Kompleksni sistem ima prehodno točko neprekinjene faze s spremembo temperature, ki je povezana z gelom obnašanjem HPMC in HPS v zapletenem sistemu. Pri nizkih temperaturah je viskoznost HPMC bistveno nižja kot pri HPS, zato HPMC tvori neprekinjeno fazo, ki obdaja gelsko fazo HPS z visoko viskoznostjo. Na robovih obeh faz hidroksilne skupine na verigi HPMC izgubijo del svoje vezavne vode in tvorijo medmolekularne vodikove vezi z molekularno verigo HPS. Med postopkom ogrevanja so se molekularne verige HPS premaknile zaradi absorbiranja dovolj energije in tvorjenih vodikovih vezi z molekulami vode, kar je povzročilo rupturo strukture gela. Hkrati so bile uničene strukture vodne kletke in vodne lupine na verigah HPMC in postopoma porušile, da so izpostavile hidrofilne skupine in hidrofobne grozde. Pri visoki temperaturi HPMC tvori strukturo gela omrežja zaradi medmolekulskih vodikovih vezi in hidrofobne povezave, zato postane razpršena faza z visoko viskoznostjo v neprekinjeni fazi HPS naključnih tuljav.

(3) S povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila HPS se izboljša združljivost spojinskega sistema HPMC/HPS, temperatura faznega prehoda v sestavljenem sistemu pa se premakne na nizko temperaturo. S povečanjem stopnje substitucije hidroksipropila je v raztopini HPS bolj raztegnjenih vijačnih fragmentov, ki lahko tvorijo več medmolekulskih vodikovih vezi z molekularno verigo HPMC na meji obeh faz in tako tvorijo bolj enakomerno strukturo. Hidroksipropilacija zmanjšuje viskoznost škroba, tako da je razlika viskoznosti med HPMC in HP v spojini zožena, kar je koristno za tvorbo bolj homogene spojine in najmanjša vrednost viskoznosti med dvema komponentoma se premakne na nizko temperaturno območje.

2. inovacijske točke

1. Oblikujte in oblikujte HPMC/HPS hladni in vroče spojine gela z obratno fazo ter sistematično preučijo edinstvene reološke lastnosti tega sistema, zlasti koncentracijo spojinske raztopine, razmerja spojine, temperature in kemične modifikacije komponent. Nadalje preučevali so zakone o vplivu reoloških lastnosti, lastnosti gela in združljivost sestavljenega sistema, fazni morfologija in fazni prehod sestavljenega sistema structure of the compound system was established- Rheological properties-gel properties relationship. Prvič je bil model Arrhenius uporabljen za prileganje zakona o tvorbi gela hladnih in vročega kompozitnega gela z obratno fazo v različnih temperaturnih območjih.

2. Fazni porazdelitev, fazni prehod in združljivost kompozitnega sistema HPMC/HPS smo opazili s tehnologijo optičnega mikroskopa z jodom, ki so bile ugotovljene s transparentnostjo, ki so bile ugotovljene s kombiniranjem optičnih lastnosti in mehanskih lastnosti kompozitnih filmov. Razmerje med mikrostrukturo in makroskopskimi lastnostmi, kot sta morfologija lastnosti v fazi in koncentracijska-mehanska lastnost-fazna morfologija. Prvič je, da neposredno upoštevate zakon o spreminjanju fazne morfologije tega sestavljenega sistema z razmerjem spojin, temperaturo in koncentracijo, zlasti pogojev faznega prehoda in učinkom faznega prehoda na lastnosti sestavljenega sistema.

3. Kristalna struktura in amorfna struktura kompozitnih membran z različnimi stopnjami substitucije hidroksipropila HPS so preučevali SAX, o mehanizmu gelacije in vplivu kompozitnih gelov pa so bili obravnavani v kombinaciji z reološkimi rezultati in makroskopske lastnosti, kot so kisikova permalnost kompozitnih membran. Dejavniki in zakoni so prvič ugotovili, da je viskoznost kompozitnega sistema povezana z gostoto samo-podobne strukture v kompozitni membrani in neposredno določa makroskopske lastnosti, kot so prepustnost kisika in mehanske lastnosti kompozita membrana in vzpostavlja razmerje reoloških lastnosti-mikrostruktur-membrane med materialnimi lastnostmi.

3. Outlook

V zadnjih letih je razvoj varnih in užitnih embalažnih materialov za hrano z uporabo obnovljivih naravnih polimerov kot surovin postal raziskovalna žarišče na področju embalaže hrane. V tem prispevku se kot glavna surovina uporablja naravni polisaharid. Z združevanjem HPMC in HPS se zmanjšajo stroški surovin, izboljšajo se zmogljivost obdelave HPMC pri nizki temperaturi in izboljšajo zmogljivost kisikove pregrade kompozitne membrane. S kombinacijo reološke analize so preučevali analizo optičnega mikroskopa z jodom in kompozitno filmsko mikrostrukturo in celovito analizo zmogljivosti, fazni morfologija, fazni prehod, fazno ločevanje in združljivost hladno-vklopljenega gela kompozitnega sistema. Vzpostavljena je bila povezava med mikroskopsko in makroskopsko lastnostjo sestavljenega sistema. Glede na razmerje med makroskopskimi lastnostmi in mikromorfološko strukturo kompozitnega sistema HPMC/HPS, lahko fazno strukturo in združljivost sestavljenega sistema nadziramo za nadzor sestavljenega materiala. Raziskava v tem prispevku ima pomemben vodilni pomen za dejanski proizvodni proces; Razpravljajo o mehanizmu tvorbe, vplivanju dejavnikov in zakonih hladnih in vročih inverznih kompozitnih gelov, ki je podoben sestavljen sistem hladnih in vročih inverznih gelov. Raziskava tega prispevka ponuja teoretični model za zagotavljanje teoretičnih smernic za razvoj in uporabo posebnih temperaturno nadzorovanih pametnih materialov. Rezultati raziskav tega prispevka imajo dobro teoretično vrednost. Raziskava tega prispevka vključuje presečišče hrane, materiala, gela in sestavljanja ter drugih disciplin. Zaradi omejitve časa in raziskovalnih metod ima raziskave te teme še vedno veliko nedokončanih točk, ki jih je mogoče poglobiti in izboljšati iz naslednjih vidikov. razširiti:

Teoretični vidiki:

1. Za raziskovanje učinkov različnih verižnih vejskih razmerij, molekulskih mas in sort HPS na reološke lastnosti, membranske lastnosti, fazno morfologijo in združljivost sestavljenega sistema ter raziskovanje zakona njegovega vpliva na mehanizem tvorbe gela v spojini sistem.
2. Raziščite učinke stopnje substitucije hidroksipropila HPMC, stopnjo substitucije metoksila, molekulsko maso in vir na reološke lastnosti, lastnosti gela, membranske lastnosti in združljivost sistema sestavljenega sistema ter analizirajo vpliv kemijske modifikacije HPMC na sestavljeno kondenzacijo. Vpliv pravila mehanizma za oblikovanje gela.
3. Preučevali so vpliv soli, pH, mehčalca, navzkrižnega vezalnega sredstva, antibakterijskega sredstva in drugih sestavljenih sistemov na reološke lastnosti, lastnosti gela, strukturo membrane in lastnosti ter njihove zakone.

Uporaba:

1. Optimizirajte formulo za embalažo za začimba za začimba, zelenjavne pakete in trdne juhe ter preučite ohranitveni učinek začimb, zelenjave in juhe v obdobju skladiščenja, mehanskih lastnosti materialov in spremembe v zmogljivosti izdelkov, kadar jih podvržemo zunanjim silam , in topnost vode in higienski indeks materiala. Nanesemo ga lahko tudi za granulirano hrano, kot so kava in mlečni čaj, pa tudi užitna embalaža tort, sirov, sladic in drugih živil.
2. Optimizirajte zasnovo formule za uporabo kapsul botaničnih zdravilnih rastlin, nadaljnje preučite pogoje obdelave in optimalno izbiro pomožnih zdravil ter pripravite izdelke iz votlih kapsul. Preizkušeni so bili fizikalni in kemični kazalniki, kot so friabilnost, čas razpada, vsebnost težkih kovin in vsebnost mikrobov.
3. Za nanašanje sadja in zelenjave, mesnih izdelkov itd. V skladu z različnimi načini predelave brizganja, potapljanja in barvanja izberite ustrezno formulo in preučite gnilo hitrost sadja, izgubo vlage, poraba hranil, trdoto zelenjave po embalaži v obdobju shranjevanja, sijaja in okusu ter drugih kazalnikov; Barva, pH, TVB-N vrednost, tiobarbiturna kislina in število mikroorganizmov mesnih izdelkov po embalaži.