Υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη(HPMC) είναι ένα φυσικό πολυμερές υλικό με άφθονους πόρους, ανανεώσιμες πηγές και καλές ιδιότητες διαλυτότητας υδατοστεγματικών και φιλμ. Είναι μια ιδανική πρώτη ύλη για την προετοιμασία των υδατοδιαλυτών φιλμ συσκευασίας.
Η υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας είναι ένας νέος τύπος πράσινου υλικού συσκευασίας, το οποίο έχει λάβει μεγάλη προσοχή στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες και άλλες χώρες. Δεν είναι μόνο ασφαλές και βολικό στη χρήση, αλλά επίσης λύνει το πρόβλημα της διάθεσης απορριμμάτων συσκευασίας. Επί του παρόντος, οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες χρησιμοποιούν κυρίως υλικά με βάση το πετρέλαιο όπως η πολυβινυλική αλκοόλη και το πολυαιθυλενοξείδιο ως πρώτες ύλες. Το πετρέλαιο είναι ένας μη ανανεώσιμος πόρος και η μεγάλη χρήση θα προκαλέσει έλλειψη πόρων. Υπάρχουν επίσης υδατοδιαλυτές μεμβράνες που χρησιμοποιούν φυσικές ουσίες όπως το άμυλο και η πρωτεΐνη ως πρώτες ύλες, αλλά αυτές οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες έχουν κακές μηχανικές ιδιότητες. Σε αυτή την εργασία, παρασκευάστηκε ένας νέος τύπος υδατοδιαλυτής μεμβράνης συσκευασίας με τη μέθοδο σχηματισμού μεμβράνης διαλύματος με τη χρήση υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ως πρώτη ύλη. Οι επιδράσεις της συγκέντρωσης του υγρού σχηματισμού μεμβράνης HPMC και της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης στην αντοχή εφελκυσμού, την επιμήκυνση σε διάλειμμα, τη μεταφορά φωτός και τη διαλυτότητα υδατοδιαλυτότητας των υδατοδιαλυτών μεμβρανών HPMC. Η γλυκερόλη, η σορβιτόλη και η γλουταραλδεΰδη χρησιμοποιήθηκαν περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης της υδατοδιαλυτής μεμβράνης υδατοδιαλυτής συσκευασίας. Τέλος, προκειμένου να επεκταθεί η εφαρμογή του υδατοδιαλυτού φιλμ συσκευασίας HPMC σε συσκευασίες τροφίμων, χρησιμοποιήθηκε αντιοξειδωτικό φύλλων μπαμπού (AOB) για τη βελτίωση των αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων του υδατοδιαλυτού φιλμ. Τα κύρια ευρήματα είναι τα εξής:
(1) Με την αύξηση της συγκέντρωσης HPMC, η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση σε διάλειμμα των μεμβρανών HPMC αυξήθηκαν, ενώ η μετάδοση φωτός μειώθηκε. Όταν η συγκέντρωση HPMC είναι 5% και η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης είναι 50 ° C, οι ολοκληρωμένες ιδιότητες της μεμβράνης HPMC είναι καλύτερες. Αυτή τη στιγμή, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι περίπου 116MPa, η επιμήκυνση κατά το διάλειμμα είναι περίπου 31%, η μετάδοση φωτός είναι 90%και ο χρόνος αποσύνθεσης του νερού είναι 55 λεπτά.
(2) Οι πλαστικοποιητές γλυκερόλη και σορβιτόλη βελτίωσαν τις μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC, οι οποίες αύξησαν σημαντικά την επιμήκυνσή τους σε διάλειμμα. Όταν το περιεχόμενο της γλυκερόλης είναι μεταξύ 0,05%και 0,25%, το αποτέλεσμα είναι το καλύτερο και η επιμήκυνση σε διάλειμμα του HPMC υδατοδιαλυτής μεμβράνης φθάνει περίπου το 50%. Όταν το περιεχόμενο της σορβιτόλης είναι 0,15%, η επιμήκυνση σε διάλειμμα αυξάνεται σε 45% περίπου. Αφού η υδατοδιαλυτή μεμβράνη HPMC τροποποιήθηκε με γλυκερόλη και σορβιτόλη, η αντοχή εφελκυσμού και οι οπτικές ιδιότητες μειώθηκαν, αλλά η μείωση δεν ήταν σημαντική.
(3) Η φασματοσκοπία υπερύθρων (FTIR) της υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής μεμβράνης της γλουταραλδεΰδης έδειξε ότι η γλουταραλδεΰδη είχε διασυνδέεται με την μεμβράνη, μειώνοντας την διαλυτότητα του νερού της υδατοδιαλυτής μεμβράνης. Όταν η προσθήκη γλουταραλδεΰδης ήταν 0,25%, οι μηχανικές ιδιότητες και οι οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών έφτασαν στο βέλτιστο. Όταν η προσθήκη γλουταραλδεΰδης ήταν 0,44%, ο χρόνος αποσύνθεσης του νερού έφτασε τα 135 λεπτά.
(4) Προσθήκη κατάλληλης ποσότητας AOB στο HPMC υδατοδιαλυτής διαλύματος φιλμ φιλμ φιλμ μπορεί να βελτιώσει τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες της μεμβράνης. Όταν προστέθηκε 0,03% AOB, η μεμβράνη AOB/HPMC είχε ποσοστό καθαρισμού περίπου 89% για τις ελεύθερες ρίζες DPPH και η αποτελεσματικότητα της καθαρισμού ήταν η καλύτερη, η οποία ήταν 61% υψηλότερη από αυτή της ταινίας HPMC χωρίς AOB και η διαλυτότητα του νερού βελτιώθηκε σημαντικά.
Λέξεις-κλειδιά: υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας. υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη. πλαστικοποιητής; πράκτορας διασύνδεσης. αντιοξειδωτικό.
Πίνακας περιεχομένων
Περίληψη…………………………………………. ……………………………………………… ………………………………………….
Περίληψη ………………………………………………………………………………………………………………………………… ii
Πίνακας περιεχομένων ................................................... ……………………………………………… ……………………………
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή ............................................... ……………………………………………… …………… ..1
1.1Water- Διαλυτή ταινία ……………………………………………………………………………………………………………… .1
1.1.1πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) Υδατική φιλμ ……………………………………………………………… 1
1.1.2polyethylene-oxide (PEO) Υδατοδιαλυτή μεμβράνη ………………………………………… ............ ..2
1.1.3 Άτομαρ-υδατοδιαλυτή ταινία ………………………………………… …………………………………… .2
1.1.4 Πρωτεϊνικές υδατοδιαλυτές μεμβράνες ................................................... ……………………………… .2
1.2 Υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη …………………………………………… .. …………………………………… 3
1.2.1 Η δομή της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης …………………………………………… ................3.
1.2.2 Υδατική διαλυτότητα της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης …………………………………………… ………… 4
1.2.3 Ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ……………………………………… .4
1.3 Τροποποίηση πλαστικοποίησης της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ………………………………… ..4
1.4 Τροποποίηση διασταυρούμενης σύνδεσης της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ……………………………… .5
1,5 Αντιοξειδωτικές ιδιότητες της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ........................................... 5
1.6 Πρόταση του θέματος ....................................................................... ………………………………………… .7
1.7 Ερευνητικό Περιεχόμενο ……………………………………………………………………………………………………………… ..7
Κεφάλαιο 2 Προετοιμασία και ιδιότητες της υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής μεθυλ κυτταρίνης υδροξυπροπυλ κυτταρίνη υδατοδιαλυτή μεμβράνη .................................................................................................................................................... .8.
2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ........................................................................................................................................... 8
2.2 Πειραματική ενότητα ....................................................................... ………………………………………… .8
2.2.1 Πειραματικά υλικά και όργανα ....................................................................... ……… ..8
2.2.2 Προετοιμασία δείγματος ..................................................................................................................9
2.2.3 Δοκιμή χαρακτηρισμού και απόδοσης ……………………………………… .. ……………………… .9
2.2.4 Επεξεργασία δεδομένων ................................................... ……………………………………………… ……………… 10 10
2.3 Αποτελέσματα και συζήτηση ………………………………………… ………………………………………………… ……… 10
2.3.1 Η επίδραση της συγκέντρωσης διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης στις λεπτές μεμβράνες HPMC ............................. .. ....................................................................................................................................... 10
2.3.2 Επίδραση της θερμοκρασίας σχηματισμού φιλμ σε λεπτές μεμβράνες HPMC ..........................................................................................................................................................................13
2.4 Περίληψη κεφαλαίου ..................................................................................................
Κεφάλαιο 3 Επιδράσεις των πλαστικοποιητών στις ταινίες HPMC υδατοδιαλυτά συσκευασίες ..................................................................................17
3.1 Εισαγωγή …………………………………………………………………………………………………………… 17
3.2 Πειραματική ενότητα .............................................................................................................................. ..17
3.2.1 πειραματικά υλικά και όργανα ………………………………………………………………………… 17
3.2.2 Προετοιμασία δείγματος ………………………………………… ……………………………… 18
3.2.3 Δοκιμή χαρακτηρισμού και απόδοσης ……………………………………… .. …………………… .18
3.2.4 Επεξεργασία δεδομένων .................................................................. ……………………………………… ..19
3.3 Αποτελέσματα και συζήτηση ………………………………………… …………………………………………… 19
3.3.1 Η επίδραση της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στο φάσμα υπέρυθρης απορρόφησης των λεπτών μεμβρανών HPMC ................................................................................................................................................ .19
3.3.2 Η επίδραση της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στα μοτίβα XRD των λεπτών μεμβρανών HPMC ..............................................................................................................................................................20 ..20
3.3.3 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις μηχανικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών HPMC ............................................................................................................................................................21.
3.3.4 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις οπτικές ιδιότητες των ταινιών HPMC ............................................................................................................................................................... 22
3.3.5 Η επίδραση της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στην υδατοδιαλυτότητα των ταινιών HPMC .......... 23
3.4 Περίληψη κεφαλαίου ..................................................................................................................24
Κεφάλαιο 4 Επιδράσεις των παραγόντων διασύνδεσης στις ταινίες HPMC υδατοδιαλυτά συσκευασίες ……………………………………………………………………………………………………………………………… 25
4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ........................................................................................................................... 25
4.2 Πειραματική ενότητα ............................................................................................................ 25
4.2.1 Πειραματικά υλικά και όργανα ………………………………………… …………… 25
4.2.2 Προετοιμασία δείγματος ………………………………………… ………………………………………… ..26
4.2.3 Δοκιμή χαρακτηρισμού και απόδοσης ……………………………………… .. ………… .26
4.2.4 Επεξεργασία δεδομένων ....................................................................... ……………………………………… ..26
4.3 Αποτελέσματα και συζήτηση ………………………………………………………………………………………………… 27
4.3.1 Φάσμα απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας των λεπτών μεμβρανών HPMC με διασταυρωμένη γλουταραλδεΰδη HPMC ..........................................................................................................................................................27
4.3.2 μοτίβα XRD των λεπτών μεμβρανών HPMC που συνδέονται με τη γλουταραλδεΰδη
4.3.3 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στην υδατοδιαλυτότητα των ταινιών HPMC ………………… .. 28
4.3.4 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στις μηχανικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών HPMC… 29
4.3.5 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στις οπτικές ιδιότητες των ταινιών HPMC ………………… 29
4.4 Περίληψη κεφαλαίου ………………………………………… ……………………………………… .. 30
Κεφάλαιο 5 Φυσικό αντιοξειδωτικό φιλμ HPMC υδατοδιαλυτής συσκευασίας …………………………… ..31
5.1 Εισαγωγή …………………………………………………………………………………………………………………… 31
5.2 Πειραματική ενότητα ………………………………………………………………………………………………………… 31
5.2.1 Πειραματικά υλικά και πειραματικά όργανα ……………………………………………… 31
5.2.2 Προετοιμασία δείγματος ................................................................................................................32
5.2.3 Δοκιμή χαρακτηρισμού και απόδοσης ……………………………………… .. ……………………… 32
5.2.4 Επεξεργασία δεδομένων .................................................................. …………………………………………………… 33
5.3 Αποτελέσματα και Ανάλυση ................................................. ............................................................................33
5.3.1 Ανάλυση FT-IR ………………………………………………………………………………………………………… 33
5.3.2 Ανάλυση XRD ………………………………………………………………………………………………… ..34
5.3.3 Αντιοξειδωτικές ιδιότητες ........................................................................................................... 34
5.3.4 Υδατική διαλυτότητα …………………………………………………………………………………………………………… .35
5.3.5 Μηχανικές ιδιότητες ………………………………………… ……………………………………………… ..36
5.3.6 Οπτική απόδοση ……………………………………………… ……………………………………………
5.4 Περίληψη Κεφαλαίου ...................................................................................................................
Κεφάλαιο 6 Συμπέρασμα ....................................................................... …………………………………… ..39
Παραπομπές …………………………………………………………………………………………………………………………… 40
Έρευνα Έρευνα κατά τη διάρκεια σπουδών πτυχίου ………………………………………… ………………………… ..44
Ευχαριστίες ……………………………………………………………………………………………………………… .46
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή
Ως νέο πράσινο υλικό συσκευασίας, η υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας χρησιμοποιήθηκε ευρέως στη συσκευασία διαφόρων προϊόντων σε ξένες χώρες (όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία, η Γαλλία κλπ.) [1]. Η υδατοδιαλυτή μεμβράνη, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ένα πλαστικό φιλμ που μπορεί να διαλυθεί στο νερό. Είναι κατασκευασμένο από υδατοδιαλυτά πολυμερή υλικά που μπορούν να διαλύονται στο νερό και παρασκευάζονται από μια συγκεκριμένη διαδικασία σχηματισμού φιλμ. Λόγω των ειδικών ιδιοτήτων του, είναι πολύ κατάλληλο για τους ανθρώπους να συσκευάσουν. Ως εκ τούτου, όλο και περισσότεροι ερευνητές έχουν αρχίσει να δίνουν προσοχή στις απαιτήσεις της προστασίας και της ευκολίας του περιβάλλοντος [2].
1.1 υδατοδιαλυτή μεμβράνη
Επί του παρόντος, οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες είναι κυρίως υδατοδιαλυτές μεμβράνες που χρησιμοποιούν υλικά με βάση το πετρέλαιο όπως η πολυβινυλική αλκοόλη και το πολυαιθυλενοξείδιο των πρώτων υλών και οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες που χρησιμοποιούν φυσικές ουσίες όπως άμυλο και πρωτεΐνες ως πρώτες υλικές.
1.1.1 ΠΟβινυλική αλκοόλη (PVA) Υδατική μεμβράνη
Επί του παρόντος, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες υδατοδιαλυτές ταινίες στον κόσμο είναι κυρίως υδατοδιαλυτές ταινίες PVA. Το PVA είναι ένα πολυμερές βινυλίου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα βακτήρια ως πηγή άνθρακα και πηγή ενέργειας και μπορεί να αποσυντεθεί κάτω από τη δράση των βακτηρίων και των ενζύμων [3]], που ανήκει σε ένα είδος βιοαποικοδομήσιμου πολυμερούς υλικού με χαμηλή τιμή, άριστη αντίσταση πετρελαίου, αντίσταση διαλύτη και ιδιότητες φραγμού αερίου [4]. Η ταινία PVA έχει καλές μηχανικές ιδιότητες, ισχυρή προσαρμοστικότητα και καλή προστασία του περιβάλλοντος. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως και έχει υψηλό βαθμό εμπορευματοποίησης. Είναι μακράν η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και η μεγαλύτερη υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας στην αγορά [5]. Το PVA έχει καλή αποικοδόμηση και μπορεί να αποσυντεθεί από μικροοργανισμούς για τη δημιουργία CO2 και H2O στο έδαφος [6]. Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας για τις υδατοδιαλυτές ταινίες τώρα είναι να τροποποιήσουν και να τους συνδυάσουν για να αποκτήσουν καλύτερες υδατοδιαλυτές ταινίες. Ο Zhao Linlin, ο Xiong Hanguo [7] μελέτησε την παρασκευή ενός υδατοδιαλυτού φιλμ συσκευασίας με PVA ως κύρια πρώτη ύλη και προσδιορίστηκε η βέλτιστη αναλογία μάζας με ορθογώνιο πείραμα: οξειδωμένο άμυλο (Ο-ST) 20%, ζελατίνη 5%, γλυκερόλη 16%, δοδεκυλο-άλας (SDS) 4%. Μετά την ξήρανση με μικροκύματα του ληφθέντος μεμβράνης, ο υδατοδιαλυτός χρόνος σε νερό σε θερμοκρασία δωματίου είναι 101s.
Κρίνοντας από την τρέχουσα ερευνητική κατάσταση, η ταινία PVA χρησιμοποιείται ευρέως, χαμηλό κόστος και εξαιρετική σε διάφορες ιδιότητες. Είναι το πιο τέλειο υδατοδιαλυτό υλικό συσκευασίας. Ωστόσο, ως υλικό με βάση το πετρέλαιο, το PVA είναι ένας μη ανανεώσιμος πόρος και η διαδικασία παραγωγής πρώτων υλών μπορεί να μολυνθεί. Παρόλο που οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και άλλες χώρες την έχουν αναφέρει ως μη τοξική ουσία, η ασφάλειά της εξακολουθεί να είναι ανοικτή στην ερώτηση. Τόσο η εισπνοή όσο και η κατάποση είναι επιβλαβείς για το σώμα [8], και δεν μπορεί να ονομαστεί πλήρης πράσινη χημεία.
1.1.2 Υδατοφλέτα πολυαιθυλενοξείδιο (PEO)
Το πολυαιθυλενοξείδιο, γνωστό και ως πολυαιθυλενοξείδιο, είναι ένα θερμοπλαστικό, υδατοδιαλυτό πολυμερές που μπορεί να αναμιχθεί με νερό σε οποιαδήποτε αναλογία σε θερμοκρασία δωματίου [9]. Ο δομικός τύπος πολυαιθυλενίου οξειδίου είναι το Η-(-OCH2CH2-) Ν-ΟΗ και η σχετική μοριακή μάζα του θα επηρεάσει τη δομή του. Όταν το μοριακό βάρος κυμαίνεται από 200 ~ 20000, ονομάζεται πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) και το μοριακό βάρος είναι μεγαλύτερο από 20.000 μπορεί να ονομαστεί πολυαιθυλένιο οξείδιο (PEO) [10]. Το PEO είναι μια λευκή ροή κοκκώδη σκόνη, η οποία είναι εύκολο να επεξεργαστεί και να διαμορφώσει. Οι μεμβράνες PEO συνήθως παρασκευάζονται προσθέτοντας πλαστικοποιητές, σταθεροποιητές και πληρωτικά σε ρητίνες ΡΕΟ μέσω θερμοπλαστικής επεξεργασίας [11].
Το PEO Film είναι ένα υδατοδιαλυτή μεμβράνη με καλή υδατοδιαλυτότητα προς το παρόν και οι μηχανικές του ιδιότητες είναι επίσης καλές, αλλά η PEO έχει σχετικά σταθερές ιδιότητες, σχετικά δύσκολες συνθήκες αποικοδόμησης και αργή διαδικασία υποβάθμισης, η οποία έχει ορισμένο αντίκτυπο στο περιβάλλον και οι περισσότερες από τις κύριες λειτουργίες του μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Εναλλακτική λύση ταινιών PVA [12]. Επιπλέον, η PEO έχει επίσης ορισμένη τοξικότητα, οπότε σπάνια χρησιμοποιείται στη συσκευασία προϊόντων [13].
1.1.3 Υδατική μεμβράνη με βάση το άμυλο
Το άμυλο είναι ένα φυσικό υψηλό μοριακό πολυμερές και τα μόρια του περιέχουν μεγάλο αριθμό υδροξυλομάδων, επομένως υπάρχει ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων αμύλου, έτσι ώστε το άμυλο να είναι δύσκολο να λιώσει και να επεξεργαστεί και η συμβατότητα του αμύλου είναι φτωχή και είναι δύσκολο να αλληλεπιδρούν με άλλα πολυμερή. Επεξεργασμένο μαζί [14,15]. Η υδατοδιαλυτότητα του αμύλου είναι φτωχή και χρειάζεται πολύς χρόνος για να διογκωθείς σε κρύο νερό, τόσο τροποποιημένο άμυλο, δηλαδή υδατοδιαλυτό άμυλο, χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή υδατοδιαλυτών ταινιών. Γενικά, το άμυλο τροποποιείται χημικά με μεθόδους όπως ο εστεροποίηση, η αιθεροποίηση, η μεταμόσχευση και η διασταυρούμενη σύνδεση για να αλλάξουν την αρχική δομή του αμύλου, βελτιώνοντας έτσι την υδατοδιαλυτότητα του αμύλου [7,16].
Εισαγάγετε τους δεσμούς αιθέρα σε ομάδες αμύλου με χημικά μέσα ή χρησιμοποιήστε ισχυρά οξειδωτικά για να καταστρέψετε την εγγενή μοριακή δομή του αμύλου για να αποκτήσετε τροποποιημένο άμυλο με καλύτερη απόδοση [17] και να αποκτήσετε υδατοδιαλυτό άμυλο με καλύτερες ιδιότητες σχηματισμού φιλμ. Ωστόσο, σε χαμηλή θερμοκρασία, η μεμβράνη αμύλου έχει εξαιρετικά κακές μηχανικές ιδιότητες και κακή διαφάνεια, οπότε στις περισσότερες περιπτώσεις πρέπει να προετοιμαστεί με ανάμειξη με άλλα υλικά όπως το PVA και η πραγματική τιμή χρήσης δεν είναι υψηλή.
1.1.4 Πρωτεϊνική υδατοδιαλυτή λεπτή
Η πρωτεΐνη είναι μια βιολογικά δραστική φυσική μακρομοριακή ουσία που περιέχεται σε ζώα και φυτά. Δεδομένου ότι οι περισσότερες πρωτεϊνικές ουσίες είναι αδιάλυτες στο νερό σε θερμοκρασία δωματίου, είναι απαραίτητο να λυθεί η διαλυτότητα των πρωτεϊνών σε νερό σε θερμοκρασία δωματίου για την παρασκευή υδατοδιαλυτών μεμβρανών με πρωτεΐνες ως υλικά. Προκειμένου να βελτιωθεί η διαλυτότητα των πρωτεϊνών, πρέπει να τροποποιηθούν. Οι συνήθεις μέθοδοι χημικής τροποποίησης περιλαμβάνουν τη διθαλμοποίηση, τη φθαλοαμιδίωση, τη φωσφορυλίωση κ.λπ. [18]. Η επίδραση της τροποποίησης είναι η αλλαγή της δομής ιστού της πρωτεΐνης, αυξάνοντας έτσι τη διαλυτότητα, τη ζελατινοποίηση, τις λειτουργίες όπως η απορρόφηση νερού και η σταθερότητα ικανοποιούν τις ανάγκες παραγωγής και επεξεργασίας. Τα υδατοδιαλυτά υδατοδιαλυτά με πρωτεΐνες μπορούν να παραχθούν με τη χρήση αγροτικών και πλευρικών αποβλήτων προϊόντων όπως η τρίχα των ζώων ως πρώτες ύλες ή με την ειδικευμένη στην παραγωγή φυτών υψηλής πρωτεΐνης για την απόκτηση πρώτων υλών, χωρίς την ανάγκη για πετροχημική βιομηχανία και τα υλικά είναι ανανεώσιμα και έχουν μικρότερη επίδραση στο περιβάλλον [19]. Ωστόσο, οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες που παρασκευάζονται από την ίδια πρωτεΐνη με τη μήτρα έχουν κακές μηχανικές ιδιότητες και χαμηλή διαλυτότητα νερού σε χαμηλή θερμοκρασία ή θερμοκρασία δωματίου, επομένως το εύρος εφαρμογής τους είναι στενό.
Συνοψίζοντας, έχει μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη ενός νέου, ανανεώσιμου, υδατοδιαλυτού υλικού φιλμ συσκευασίας με εξαιρετική απόδοση για τη βελτίωση των ελλείψεων των σημερινών υδατοδιαλυτών μεμβρανών.
Η υδροξυπροπυτ κυτταρίνη (υδροξυππροπυλ κυτταρίνη, HPMC για σύντομο χρονικό διάστημα) είναι ένα φυσικό πολυμερές υλικό, όχι μόνο πλούσιο σε πόρους, αλλά και μη τοξικό, ακίνδυνο, χαμηλού κόστους, χωρίς να ανταγωνίζεται τους ανθρώπους για τρόφιμα και έναν άφθονο ανανεώσιμο πόρο στη φύση [20]]. Έχει καλή υδατοδιαλυτότητα και ιδιότητες σχηματισμού φιλμ και έχει τις συνθήκες για την παρασκευή υδατοδιαλυτών φιλμ συσκευασίας.
1.2 Υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη
Η υδροξυπροπυτ κυτταρίνη (υδροξυπροπυλ κυτταρίνη μεθυλ κυτταρίνη, HPMC για σύντομο χρονικό διάστημα), επίσης συντομευμένη ως υπρομελεζόζη, λαμβάνεται από φυσική κυτταρίνη μέσω θεραπείας αλκαλισμού, τροποποίησης, αντίδρασης εξουδετέρωσης και πλυσίματος και ξήρανσης. Ένα υδατοδιαλυτό παράγωγο κυτταρίνης [21]. Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
(1) άφθονες και ανανεώσιμες πηγές. Η πρώτη ύλη της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης είναι η πιο άφθονη φυσική κυτταρίνη στη Γη, η οποία ανήκει σε οργανικούς ανανεώσιμους πόρους.
(2) φιλικό προς το περιβάλλον και βιοαποικοδομήσιμο. Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι μη τοξική και αβλαβής για το ανθρώπινο σώμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις βιομηχανίες ιατρικής και τροφίμων.
(3) Ευρύ φάσμα χρήσεων. Ως υδατοπλασιασμένο πολυμερές υλικό, η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει καλή υδατοδιαλυτότητα, διασπορά, πάχυνση, κατακράτηση νερού και ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε δομικά υλικά, κλωστοϋφαντουργικά κλπ.
1.2.1 Δομή της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης
Η HPMC λαμβάνεται από φυσική κυτταρίνη μετά από αλκαλοποίηση και μέρος του πολυυδροξυπροπυλαιθέρα και του μεθυλ είναι αιθερές με προπυλενοξείδιο και μεθυλοχλωρίδιο. Ο γενικός βαθμός υποκατάστασης μεθυλίου HPMC κυμαίνεται από 1,0 έως 2,0 και ο βαθμός υποκατάστασης του μέσου όρου υδροξυπροπυλίου κυμαίνεται από 0,1 έως 1,0. Ο μοριακός του τύπος παρουσιάζεται στο Σχήμα 1.1 [22]
Λόγω της ισχυρής δέσμευσης υδρογόνου μεταξύ φυσικών μακρομορίων κυτταρίνης, είναι δύσκολο να διαλυθεί στο νερό. Η διαλυτότητα της αιθεροποιημένης κυτταρίνης στο νερό βελτιώνεται σημαντικά επειδή οι ομάδες αιθέρα εισάγονται σε αιθερική κυτταρίνη, η οποία καταστρέφει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων κυτταρίνης και αυξάνει τη διαλυτότητα της στο νερό [23]]. Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη (HPMC) είναι ένας τυπικός αιθέρας υδροξυαλκυλίου αλκυλίου [21], η δομική μονάδα D-γλυκοπυρανόζη υπολείμματα περιέχει μεθοξυ (-OCh3), υδροξυπροποξυ (-OH2 CH- (CH3) n OH) και ανυψωμένη υδροξυλική ομάδα, η απόδοση του κυτταρικού μείγματος με μίγμα είναι ένας προβληματισμός του συντονισμού και του συνθέτου του συντονισμού. ομάδα. -[OCH2CH (CH3)] n OH Η ομάδα υδροξυλίου στο τέλος της ομάδας ΝΗ είναι μια ενεργή ομάδα, η οποία μπορεί να είναι περαιτέρω αλκυλιωμένη και υδροξυαλυλιωμένη και η διακλαδισμένη αλυσίδα είναι μεγαλύτερη, η οποία έχει ορισμένη εσωτερική πλαστικοποίηση στην μακρομοριακή αλυσίδα. -ΟΟ3 είναι μια ομάδα τελικής κάλυψης, η θέση αντίδρασης θα απενεργοποιηθεί μετά την υποκατάσταση και ανήκει σε μια δομημένη υδρόφοβη ομάδα [21]. Οι ομάδες υδροξυλίου στην πρόσφατα προστιθέμενη αλυσίδα κλάδων και οι ομάδες υδροξυλίου που παραμένουν στα υπολείμματα γλυκόζης μπορούν να τροποποιηθούν από τις παραπάνω ομάδες, με αποτέλεσμα εξαιρετικά σύνθετες δομές και ρυθμιζόμενες ιδιότητες εντός ενός συγκεκριμένου ενεργειακού εύρους [24].
1.2.2 Υδατική διαλυτότητα της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης
Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες λόγω της μοναδικής δομής της, η πιο αξιοσημείωτη από τις οποίες είναι η υδατοδιαλυτότητα. Διευθύνεται σε κολλοειδές διάλυμα σε κρύο νερό και το διάλυμα έχει ορισμένη επιφανειακή δραστηριότητα, υψηλή διαφάνεια και σταθερή απόδοση [21]. Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι στην πραγματικότητα ένας αιθέρας κυτταρίνης που λαμβάνεται μετά την μεθυλοκυτταρίνη τροποποιείται με αιθεροποίηση του προπυλενίου οξειδίου, έτσι ώστε να έχει τα χαρακτηριστικά της διαλυτότητας ψυχρού νερού και της ανυψωτικότητας του ζεστού νερού παρόμοια με τη μεθυλοκυτταρίνη [21] και η διαλυτότητα του νερού στο νερό βελτιώθηκε. Η μεθυλο κυτταρίνη πρέπει να τοποθετηθεί στους 0 έως 5 ° C για 20 έως 40 λεπτά για να ληφθεί ένα διάλυμα προϊόντος με καλή διαφάνεια και σταθερό ιξώδες [25]. Το διάλυμα του προϊόντος υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης πρέπει να είναι μόνο στους 20-25 ° C για να επιτευχθεί καλή σταθερότητα και καλή διαφάνεια [25]. Για παράδειγμα, η κονσερβοποιημένη υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη (κοκκώδη σχήμα 0,2-0,5 mm) μπορεί εύκολα να διαλυθεί σε νερό σε θερμοκρασία δωματίου χωρίς ψύξη όταν το ιξώδες 4% υδατικού διαλύματος φτάνει το 2000 εκατοστά στους 20 ° C.
1.2.3 Ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης
Το διάλυμα υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης έχει εξαιρετικές ιδιότητες σχηματισμού φιλμ, οι οποίες μπορούν να παρέχουν καλές συνθήκες για την επικάλυψη φαρμακευτικών παρασκευασμάτων. Η ταινία επικάλυψης που σχηματίζεται από αυτό είναι άχρωμο, άοσμο, σκληρό και διαφανές [21].
Ο Yan Yanzhong [26] χρησιμοποίησε μια ορθογώνια δοκιμή για να διερευνήσει τις ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης της υδροξυπροπυλλυκυτταρίνης. Ο έλεγχος διεξήχθη σε τρία επίπεδα με διαφορετικές συγκεντρώσεις και διαφορετικούς διαλύτες ως παράγοντες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη 10% υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης σε διάλυμα 50% αιθανόλης είχε τις καλύτερες ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως υλικό σχηματισμού μεμβράνης για μεμβράνες φαρμάκων παρατεταμένης απελευθέρωσης.
1.1 Τροποποίηση πλαστικοποίησης της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης
Ως φυσικός ανανεώσιμος πόρος, η ταινία που παρασκευάζεται από την κυτταρίνη ως πρώτη ύλη έχει καλή σταθερότητα και επεξεργασία και είναι βιοαποικοδομήσιμη μετά την απόρριψή του, η οποία είναι αβλαβής για το περιβάλλον. Ωστόσο, οι μη πλαστικές μεμβράνες κυτταρίνης έχουν κακή ανθεκτικότητα και η κυτταρίνη μπορεί να πλαστικοποιηθεί και να τροποποιηθεί.
[27] χρησιμοποίησαν κιτρικό τριεθυλικό κιτρικό και ακετυλο τετραβουτυλικό κιτρικό για να πλαστικοποιήσουν και να τροποποιήσουν το προπιονικό οξικό κυτταρίνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης του προπιονικού οξικού οξικού κυτταρίνης αυξήθηκε κατά 36% και 50% όταν το κλάσμα μάζας του κιτρικού τριεθυλίου και του ακετυλο -τετραβουτυλικού κιτρικού ήταν 10%.
Οι Luo Qiushui et al [28] μελέτησαν τις επιδράσεις της γλυκερόλης πλαστικοποιητών, του στεατικού οξέος και της γλυκόζης στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών μεθυλοκυτταρίνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο ρυθμός επιμήκυνσης της μεμβράνης μεθυλ κυτταρίνης ήταν καλύτερος όταν η περιεκτικότητα σε γλυκερόλη ήταν 1,5%και ο λόγος επιμήκυνσης της μεμβράνης μεθυλ κυτταρίνης ήταν καλύτερη όταν η προσθήκη περιεχομένου γλυκόζης και στεατικού οξέος ήταν 0,5%.
Η γλυκερόλη είναι ένα άχρωμο, γλυκό, καθαρό, ιξώδες υγρό με ζεστή γλυκιά γεύση, κοινώς γνωστή ως γλυκερίνη. Κατάλληλο για ανάλυση υδατικών διαλυμάτων, μαλακτικών, πλαστικοποιητών κλπ. Μπορεί να διαλυθεί με νερό σε οποιαδήποτε αναλογία και το διάλυμα γλυκερόλης χαμηλής συγκέντρωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λιπαντικό έλαιο για την ενυδάτωση του δέρματος. Σορβιτόλη, λευκή υγροσκοπική σκόνη ή κρυσταλλική σκόνη, νιφάδες ή κόκκους, άοσμο. Έχει τις λειτουργίες της απορρόφησης υγρασίας και της κατακράτησης νερού. Προσθέτοντας λίγο στην παραγωγή τσίχλα και καραμέλα μπορεί να κρατήσει το φαγητό μαλακό, να βελτιώσει την οργάνωση και να μειώσει τη σκλήρυνση και να παίξει το ρόλο της άμμου. Η γλυκερόλη και η σορβιτόλη είναι και οι δύο υδατοδιαλυτές ουσίες, οι οποίες μπορούν να αναμιχθούν με υδατοδιαλυτές αιθέρες κυτταρίνης [23]. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πλαστικοποιητές για κυτταρίνη. Μετά την προσθήκη, μπορούν να βελτιώσουν την ευελιξία και την επιμήκυνση σε διάλειμμα ταινιών κυτταρίνης. [29]. Γενικά, η συγκέντρωση του διαλύματος είναι 2-5% και η ποσότητα πλαστικοποιητή είναι 10-20% του αιθέρα κυτταρίνης. Εάν το περιεχόμενο του πλαστικοποιητή είναι πολύ υψηλή, το φαινόμενο συρρίκνωσης της κολλοειδούς αφυδάτωσης θα εμφανιστεί σε υψηλή θερμοκρασία [30].
1.2 Τροποποίηση διασταύρωσης της μεμβράνης υδροξυπροπυτλυκύτταρου μεθυλοκυτταρίνης
Η υδατοδιαλυτή μεμβράνη έχει καλή υδατοδιαλυτότητα, αλλά δεν αναμένεται να διαλύεται γρήγορα όταν χρησιμοποιείται σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως σακούλες συσκευασίας σπόρων. Οι σπόροι είναι τυλιγμένοι με μια υδατοδιαλυτή μεμβράνη, η οποία μπορεί να αυξήσει το ποσοστό επιβίωσης των σπόρων. Αυτή τη στιγμή, προκειμένου να προστατεύσουν τους σπόρους, δεν αναμένεται ότι η ταινία θα διαλυθεί γρήγορα, αλλά η ταινία θα πρέπει πρώτα να παίξει μια ορισμένη επίδραση που να συντονίζει το νερό στους σπόρους. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να παραταθεί ο υδατοδιαλυτός χρόνος της ταινίας. [21].
Ο λόγος για τον οποίο η υδροξυπροπυτθυλοκυτταρίνη έχει καλή υδατοδιαλυτότητα είναι ότι υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός υδροξυλομάδων στην μοριακή δομή της και αυτές οι ομάδες υδροξυλίου μπορεί να υποβληθούν σε διασταυρούμενη αντίδραση με αλδεΰδη για να καταστούν η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη. Η μεμβράνη υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης και η αντίδραση σταυροειδούς σύνδεσης μεταξύ των υδροξυλομάδων και των αλδεϋδών θα δημιουργήσουν πολλούς χημικούς δεσμούς, οι οποίες μπορούν επίσης να βελτιώσουν τις μηχανικές ιδιότητες της μεμβράνης σε κάποιο βαθμό. Οι αλδεϋδές που διασυνδέονται με υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη περιλαμβάνουν γλουταραλδεΰδη, γλυοξάλη, φορμαλδεΰδη κ.λπ. Είναι σχετικά ασφαλές, οπότε η γλουταραλδεΰδη χρησιμοποιείται γενικά ως παράγοντας διασταυρούμενης σύνδεσης για τους αιθέρες. Η ποσότητα αυτού του τύπου παράγοντα διασύνδεσης στο διάλυμα είναι γενικά 7 έως 10% του βάρους του αιθέρα. Η θερμοκρασία της θεραπείας είναι περίπου 0 έως 30 ° C και ο χρόνος είναι 1 ~ 120 λεπτά [31]. Η αντίδραση σταυρωτής σύνδεσης πρέπει να πραγματοποιηθεί υπό όξινες συνθήκες. Πρώτον, ένα ανόργανο ισχυρό οξύ ή οργανικό καρβοξυλικό οξύ προστίθεται στο διάλυμα για να ρυθμίσει το ρΗ του διαλύματος σε περίπου 4-6 και στη συνέχεια προστίθενται αλδεϋδές για να εκτελεστεί η αντίδραση σταυροειδούς σύνδεσης [32]. Τα οξέα που χρησιμοποιήθηκαν περιλαμβάνουν HCl, H2SO4, οξικό οξύ, κιτρικό οξύ και τα παρόμοια. Το οξύ και η αλδεΰδη μπορούν επίσης να προστεθούν ταυτόχρονα για να γίνει η λύση να πραγματοποιήσει την αντίδραση σταυροειδούς σύνδεσης στην επιθυμητή περιοχή ρΗ [33].
1.3 Αντιοξειδωτικές ιδιότητες των μεμβρανών υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης
Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι πλούσια σε πόρους, εύκολο στη διαμόρφωση ταινίας και έχει καλή φρέσκια επιτήρηση. Ως συντηρητικό τροφίμων, έχει μεγάλο αναπτυξιακό δυναμικό [34-36].
Ο Zhuang Rongyu [37] χρησιμοποίησε βρώσιμη μεμβράνη υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης (HPMC), την επικάλυψε στην ντομάτα και στη συνέχεια το αποθηκεύει στους 20 ° C για 18 ημέρες για να μελετήσει την επίδρασή της στην σταθερότητα και το χρώμα της ντομάτας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η σκληρότητα της ντομάτας με επικάλυψη HPMC είναι υψηλότερη από αυτή χωρίς επικάλυψη. Αποδείχθηκε επίσης ότι η ταινία HPMC Edible θα μπορούσε να καθυστερήσει την αλλαγή χρώματος των ντομάτας από ροζ σε κόκκινο όταν αποθηκεύεται στα 20 ℃.
[38] μελέτησε τις επιδράσεις της θεραπείας επικάλυψης υδροξυπροπυτ μεθυλοκυτταρίνης (HPMC) στην ποιότητα, τη σύνθεση ανθοκυανίνης και την αντιοξειδωτική δραστικότητα των φρούτων Bayberry "Wuzhong" κατά τη διάρκεια της ψυχρής αποθήκευσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η απόδοση κατά της οξείδωσης του Bayberry που υποβλήθηκε σε αγωγή με μεμβράνη HPMC βελτιώθηκε και ο ρυθμός αποσύνθεσης κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης μειώθηκε και η επίδραση της ταινίας 5% HPMC ήταν η καλύτερη.
Wang Kaikai et αϊ. [39] χρησιμοποίησαν φρούτα "Wuzhong" Bayberry ως το δοκιμαστικό υλικό για να μελετήσουν την επίδραση των συμπλοκοποιημένων με ριβοφλαβίνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης (HPMC) για την επίστρωση της ποιότητας και των αντιοξειδωτικών των φρούτων μετά την αποθήκευση κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης. Επίδραση της δραστηριότητας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα φρούτα Bayberry που επικαλείται η ριβοφλαβίνη-σύνθετη HPMC ήταν πιο αποτελεσματικά από την ενιαία επίστρωση ριβοφλαβίνης ή HPMC, μειώνοντας αποτελεσματικά το ποσοστό αποσύνθεσης των φρούτων Bayberry κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, παρατείνοντας έτσι την περίοδο αποθήκευσης του καρπού.
Τα τελευταία χρόνια, οι άνθρωποι έχουν υψηλότερες και υψηλότερες απαιτήσεις για την ασφάλεια των τροφίμων. Οι ερευνητές στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν μετατοπίσει σταδιακά την έρευνά τους από τα πρόσθετα τροφίμων σε υλικά συσκευασίας. Με την προσθήκη ή ψεκασμό αντιοξειδωτικών σε υλικά συσκευασίας, μπορούν να μειώσουν την οξείδωση των τροφίμων. Η επίδραση του ρυθμού αποσύνθεσης [40]. Τα φυσικά αντιοξειδωτικά ανησυχούν ευρέως λόγω των υψηλών επιπτώσεων της ασφάλειας και της καλής υγείας τους στο ανθρώπινο σώμα [40,41].
Το αντιοξειδωτικό των φύλλων μπαμπού (AOB για σύντομο χρονικό διάστημα) είναι ένα φυσικό αντιοξειδωτικό με μοναδικό φυσικό αρωματικό μπαμπού και καλή διαλυτότητα υδατοδιαλίσματος. Έχει καταχωρηθεί στο εθνικό πρότυπο GB2760 και έχει εγκριθεί από το Υπουργείο Υγείας ως αντιοξειδωτικό για φυσικά τρόφιμα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο τροφίμων για προϊόντα κρέατος, υδρόβια προϊόντα και φουσκωμένα τρόφιμα [42].
Sun Lina κλπ. [42] επανεξέτασε τα κύρια συστατικά και τις ιδιότητες των αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού και εισήγαγε την εφαρμογή αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού στα τρόφιμα. Προσθέτοντας 0,03% AOB σε φρέσκια μαγιονέζα, το αντιοξειδωτικό αποτέλεσμα είναι το πιο προφανές αυτή τη στιγμή. Σε σύγκριση με την ίδια ποσότητα αντιοξειδωτικών πολυφαινόλης τσαγιού, το αντιοξειδωτικό του αποτέλεσμα είναι προφανώς καλύτερη από αυτή των πολυφαινολών του τσαγιού. Προσθέτοντας 150% στη μπύρα στο MG/L, οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες και η σταθερότητα αποθήκευσης της μπύρας αυξάνονται σημαντικά και η μπύρα έχει καλή συμβατότητα με το σώμα του κρασιού. Ενώ εξασφαλίζει την αρχική ποιότητα του σώματος του κρασιού, αυξάνει επίσης το άρωμα και την ώριμη γεύση των φύλλων μπαμπού [43].
Συνοπτικά, η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει καλές ιδιότητες σχηματισμού μεμβράνης και εξαιρετική απόδοση. Είναι επίσης ένα πράσινο και αποικοδομήσιμο υλικό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φιλμ συσκευασίας στον τομέα της συσκευασίας [44-48]. Η γλυκερόλη και η σορβιτόλη είναι και οι δύο υδατοδιαλυτές πλαστικοποιητές. Η προσθήκη γλυκερόλης ή σορβιτόλης στο διάλυμα σχηματισμού μεμβράνης κυτταρίνης μπορεί να βελτιώσει την ανθεκτικότητα της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης, αυξάνοντας έτσι την επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης [49-51]. Η γλουταραλδεΰδη είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο απολυμαντικό. Σε σύγκριση με άλλες αλδεΰδες, είναι σχετικά ασφαλές και έχει μια ομάδα διαγώνιας στο μόριο και η ταχύτητα σταυρωτής σύνδεσης είναι σχετικά γρήγορη. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τροποποίηση διασταυρούμενης σύνδεσης της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης. Μπορεί να ρυθμίσει τη διαλυτότητα του υδατοδιαλυτού της μεμβράνης, έτσι ώστε η μεμβράνη να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περισσότερες περιπτώσεις [52-55]. Προσθήκη αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού σε μεμβράνη υδροξυπροπυτ μεθυλοκυτταρίνης για τη βελτίωση των αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης και επεκτείνει την εφαρμογή της στη συσκευασία τροφίμων.
1.4 Πρόταση του θέματος
Από την τρέχουσα ερευνητική κατάσταση, οι υδατοδιαλυτές μεμβράνες αποτελούνται κυρίως από ταινίες PVA, ταινίες PEO, υδατοδιαλυτές ταινίες με βάση το άμυλο και πρωτεΐνες. Ως υλικό με βάση το πετρέλαιο, το PVA και το PEO είναι μη ανανεώσιμοι πόροι και η παραγωγική διαδικασία των πρώτων υλών τους μπορεί να μολυνθεί. Παρόλο που οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και άλλες χώρες την έχουν αναφέρει ως μη τοξική ουσία, η ασφάλειά της εξακολουθεί να είναι ανοικτή στην ερώτηση. Τόσο η εισπνοή όσο και η κατάποση είναι επιβλαβείς για το σώμα [8], και δεν μπορεί να ονομαστεί πλήρης πράσινη χημεία. Η διαδικασία παραγωγής των υδατοδιαλυτά υλικά με βάση το άμυλο και πρωτεΐνες είναι βασικά αβλαβής και το προϊόν είναι ασφαλές, αλλά έχουν τα μειονεκτήματα του σχηματισμού σκληρού φιλμ, της χαμηλής επιμήκυνσης και της εύκολης θραύσης. Ως εκ τούτου, στις περισσότερες περιπτώσεις, πρέπει να προετοιμαστούν με ανάμειξη με άλλα υλικά όπως το PVA. Η τιμή χρήσης δεν είναι υψηλή. Ως εκ τούτου, έχει μεγάλη σημασία να αναπτυχθούν ένα νέο υλικό φιλμ συσκευασίας με ανανεώσιμη, υδατοδιαλυτή με εξαιρετική απόδοση για τη βελτίωση των ελαττωμάτων της τρέχουσας υδατοδιαλυτής μεμβράνης.
Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι ένα φυσικό πολυμερές υλικό, το οποίο δεν είναι μόνο πλούσιο σε πόρους, αλλά και ανανεώσιμη. Έχει καλή υδατοδιαλυτότητα και ιδιότητες σχηματισμού φιλμ και έχει τις συνθήκες για την παρασκευή υδατοδιαλυτών φιλμ συσκευασίας. Ως εκ τούτου, το παρόν έγγραφο σκοπεύει να παρασκευάσει ένα νέο είδος υδατοδιαλυτής μεμβράνης συσκευασίας με υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη ως πρώτη ύλη και να βελτιστοποιεί συστηματικά τις συνθήκες παρασκευής και την αναλογία και να προσθέσει κατάλληλους πλαστικοποιητές (γλυκερόλη και σορβιτόλη). ), ο παράγοντας διασταυρούμενης σύνδεσης (γλουταραλδεΰδη), αντιοξειδωτικό (αντιοξειδωτικό φύλλων μπαμπού) και βελτιώνει τις ιδιότητές τους, προκειμένου να παρασκευαστούν υδροξυπροπυλική ομάδα με καλύτερες περιεκτικές ιδιότητες όπως μηχανικές ιδιότητες, οπτικές ιδιότητες, διαλυτότητα νερού και αντισυλητικές ιδιότητες. Η μεθυλκυτταρίνη υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας έχει μεγάλη σημασία για την εφαρμογή της ως υδατοδιαλυτή υλικό φιλμ συσκευασίας.
1,5 ερευνητικό περιεχόμενο
Τα περιεχόμενα της έρευνας είναι τα εξής:
1) Η υδατοδιαλυτή μεμβράνη HPMC υδατοδιαλυτής μεθόδους παρασκευάστηκε με τη μέθοδο σχηματισμού μεμβράνης διαλύματος και οι ιδιότητες της μεμβράνης αναλύθηκαν για να μελετηθούν η επίδραση της συγκέντρωσης του υγρού σχηματισμού μεμβράνης HPMC και της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης στην απόδοση της υδατοδιαλυτής μεμβράνης HPMC.
2) Για να μελετηθούν οι επιδράσεις της γλυκερόλης και των πλαστικοποιητών σορβιτόλης στις μηχανικές ιδιότητες, τη διαλυτότητα υδατοστεγματικών και τις οπτικές ιδιότητες των υδατοδιαλυτών υδατοδιαλυτών μεμβρανών.
3) Για να μελετηθεί η επίδραση του παράγοντα διασταυρούμενης σύνδεσης γλουταραλδεΰδης στην υδατοδιαλυτότητα, τις μηχανικές ιδιότητες και τις οπτικές ιδιότητες των υδατοδιαλυτών μεμβρανών HPMC.
4) Προετοιμασία του φιλμ συσκευασίας AOB/HPMC. Η αντίσταση οξείδωσης, η υδατοδιαλυτότητα, οι μηχανικές ιδιότητες και οι οπτικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών AOB/HPMC μελετήθηκαν.
Κεφάλαιο 2 Προετοιμασία και ιδιότητες της υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής μεθυλ κυτταρίνης υδροξυπροπυλ κυτταρίνη
2.1 Εισαγωγή
Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι ένα φυσικό παράγωγο κυτταρίνης. Είναι μη τοξικό, μη ρυπογονικό, ανανεώσιμο, χημικά σταθερό και έχει καλές ιδιότητες διαλυτότητας υδατοστεγματικών και φιλμ. Πρόκειται για ένα πιθανό υδατοδιαλυτό υλικό φιλμ συσκευασίας.
Αυτό το κεφάλαιο θα χρησιμοποιεί υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη ως πρώτη ύλη για την παρασκευή διαλύματος υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης με κλάσμα μάζας 2% έως 6%, παρασκευάζουν υδατοδιαλυτές μεμβράνες συσκευασίας με μέθοδο χύτευσης διαλύματος και μελετώντας τις ιδιότητες της συγκέντρωσης και της μεμβράνης στη μηχανική, οπτική και υδατοδιαλυτή ιδιότητες. Οι κρυσταλλικές ιδιότητες της μεμβράνης χαρακτηρίστηκαν από περίθλαση ακτίνων Χ και η αντοχή σε εφελκυσμό, η επιμήκυνση σε διάλειμμα, η μεταφορά φωτός και η ομίχλη της υδροξυπροπυτ μεθυλοκυτταρίνης υδατοδιαλυτής φιλμ συσκευασίας αναλύθηκαν με δοκιμή εφελκυσμού, οπτική δοκιμή και διαλυτοποίηση νερού και διαλυτότητας νερού.
2.2 πειραματικό τμήμα
2.2.1 Πειραματικά υλικά και όργανα
2.2.2 Προετοιμασία δείγματος
1) Ζυγίζοντας: Ζυγίζει μια ορισμένη ποσότητα υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης με ηλεκτρονικό υπόλοιπο.
2) Διάλυση: Προσθέστε τη ζυγισμένη υδροξυπροπυλλυκυτταρίνη στο παρασκευασμένο απιονισμένο νερό, ανακατεύετε σε φυσιολογική θερμοκρασία και πίεση μέχρι να διαλυθεί πλήρως και στη συνέχεια αφήστε το να σταθεί για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα (defoaming) για να αποκτήσετε μια ορισμένη συγκέντρωση σύνθεσης. υγρό μεμβράνης. Που διαμορφώνεται σε 2%, 3%, 4%, 5%και 6%.
3) Σχηματισμός φιλμ: ① Προετοιμασία μεμβρανών με διαφορετικές συγκεντρώσεις σχηματισμού μεμβράνης: Έγχυση διαλύματα σχηματισμού ταινιών HPMC διαφορετικών συγκεντρώσεων σε γυάλινα πιάτα για να ρίξουν ταινίες και να τα τοποθετήσουν σε φούρνο ξήρανσης στους 40 ~ 50 ° C για να στεγνώσουν και να σχηματίσουν φιλμ. Μια υδατοδιαλυτή υδατοδιαλυτή μεθυλοκυτταρίνη υδροξυπροπυλίου μεθυλοκυτταρίνη παρασκευάζεται με μεθυλοκυτταρίνη με πάχος 25-50 μm και η μεμβράνη ξεφλουδίζεται και τοποθετείται σε ένα κουτί ξήρανσης για χρήση. Η προετοιμασία των λεπτών μεμβρανών σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού μεμβράνης (θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ξήρανσης και της σχηματισμού μεμβράνης): Η μεμβράνη που σχηματίζεται με φιλμ με συγκέντρωση 5% HPMC σε γυάλινο πιάτο Petri και χυτοσίδηρο σε διαφορετικές θερμοκρασίες (30 ~ 70 ° C). Η υδατοδιαλυτή υδατοδιαλυτή μεθυλοκυτταρίνη υδροξυπροπυλίου μεθυλοκυτταρίνη παρασκευάστηκε με πάχος περίπου 45 μm και η μεμβράνη αποφλοιώθηκε και τοποθετήθηκε σε ένα κουτί ξήρανσης για χρήση. Η παρασκευασμένη υδατοδιαλυτή υδατοδιαλυτή μεθυλοκυτταρίνη μεθυλοκυτταρίνη υδροξυπροπυλίου αναφέρεται ως μεμβράνη HPMC για σύντομο χρονικό διάστημα.
2.2.3 Χαρακτηρισμός και μέτρηση απόδοσης
2.2.3.1 Ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD)
Η διάθλαση ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD) αναλύει την κρυσταλλική κατάσταση μιας ουσίας σε μοριακό επίπεδο. Το διάθλημα ακτίνων Χ του τύπου ARL/XTRA που παράγεται από την Thermo ARL Company στην Ελβετία χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό. Προϋποθέσεις μέτρησης: Η πηγή ακτίνων Χ ήταν μια γραμμή-φιλτραρισμένη με νικέλιο Cu-Kα (40kV, 40mA). Η γωνία σάρωσης είναι από 0 ° έως 80 ° (2θ). Ταχύτητα σάρωσης 6 °/λεπτό.
2.2.3.2 Μηχανικές ιδιότητες
Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης χρησιμοποιούνται ως κριτήρια για την κρίνοντας τις μηχανικές της ιδιότητες και η αντοχή εφελκυσμού (αντοχή σε εφελκυσμό) αναφέρεται στο στρες όταν η μεμβράνη παράγει τη μέγιστη ομοιόμορφη πλαστική παραμόρφωση και η μονάδα είναι MPA. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα (Breaking elongation) αναφέρεται στην αναλογία της επιμήκυνσης όταν η ταινία σπάσει στο αρχικό μήκος, εκφράζεται σε %. Χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό δοκιμών δοκιμών δοκιμής μικροσκοπικού τύπου Instron (5943).
2.2.3.3 Οπτικές ιδιότητες
Οι οπτικές ιδιότητες είναι ένας σημαντικός δείκτης της διαφάνειας των φιλμ συσκευασίας, που περιλαμβάνει κυρίως τη μετάδοση και την ομίχλη της ταινίας. Η μετάδοση και η ομίχλη των μεμβρανών μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας δοκιμαστή θολής. Επιλέξτε ένα δείγμα δοκιμής με καθαρή επιφάνεια και χωρίς πτυχές, τοποθετήστε το απαλά στο δοκιμαστικό περίπτερο, διορθώστε το με ένα κύπελλο αναρρόφησης και μετρήστε τη μετάδοση φωτός και την ομίχλη της μεμβράνης σε θερμοκρασία δωματίου (25 ° C και 50%RH). Το δείγμα δοκιμάζεται 3 φορές και λαμβάνεται η μέση τιμή.
2.2.3.4 Διαλυτότητα νερού
Κόψτε μια μεμβράνη 30 mm × 30mm με πάχος περίπου 45 μm, προσθέστε 100ml νερού σε ένα ποτήρι 200ml, τοποθετήστε την ταινία στο κέντρο της επιφάνειας του νερού και μετρήστε το χρόνο για να εξαφανιστεί η μεμβράνη [56]. Κάθε δείγμα μετρήθηκε 3 φορές και η μέση τιμή λήφθηκε και η μονάδα ήταν ελάχιστη.
2.2.4 Επεξεργασία δεδομένων
Τα πειραματικά δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Excel και σχεδιάστηκαν από το λογισμικό προέλευσης.
2.3 Αποτελέσματα και συζήτηση
2.3.1.1 XRD μοτίβα λεπτών μεμβρανών HPMC κάτω από διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος σχηματισμού φιλμ
Εικ.2.1 XRD ταινιών HPMC υπό διαφορετικό περιεχόμενο της HP
Η διάθλαση ακτίνων Χ ευρείας γωνίας είναι η ανάλυση της κρυσταλλικής κατάστασης ουσιών σε μοριακό επίπεδο. Το Σχήμα 2.1 είναι το πρότυπο περίθλασης XRD των λεπτών μεμβρανών HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος σχηματισμού φιλμ. Υπάρχουν δύο κορυφές διάθλασης [57-59] (κοντά 9,5 ° και 20,4 °) στην μεμβράνη HPMC στο σχήμα. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης HPMC, οι κορυφές περίθλασης του μεμβράνης HPMC γύρω στα 9,5 ° και 20,4 ° ενισχύονται πρώτα. και στη συνέχεια εξασθένησε, ο βαθμός της μοριακής διάταξης (διατεταγμένη ρύθμιση) αυξήθηκε πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκε. Όταν η συγκέντρωση είναι 5%, η ομαλή διάταξη των μορίων HPMC είναι βέλτιστη. Ο λόγος για το παραπάνω φαινόμενο μπορεί να είναι ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης HPMC, ο αριθμός των πυρήνων κρυστάλλων στο διάλυμα σχηματισμού μεμβράνης αυξάνεται, καθιστώντας έτσι τη μοριακή διάταξη HPM πιο τακτική. Όταν η συγκέντρωση HPMC υπερβαίνει το 5%, η κορυφή περίθλασης XRD της μεμβράνης εξασθενεί. Από την άποψη της διάταξης της μοριακής αλυσίδας, όταν η συγκέντρωση HPMC είναι πολύ μεγάλη, το ιξώδες του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης είναι υπερβολικά υψηλό, καθιστώντας δύσκολη τη μετακίνηση των μοριακών αλυσίδων και δεν μπορεί να ρυθμιστεί εγκαίρως, προκαλώντας έτσι το βαθμό παραγγελίας των μεμβρανών HPMC.
2.3.1.2 Μηχανικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος σχηματισμού φιλμ.
Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης χρησιμοποιούνται ως κριτήρια για την κρίνοντας τις μηχανικές του ιδιότητες και η αντοχή εφελκυσμού αναφέρεται στο στρες όταν η μεμβράνη παράγει τη μέγιστη ομοιόμορφη πλαστική παραμόρφωση. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα είναι η αναλογία της μετατόπισης προς το αρχικό μήκος της μεμβράνης στο διάλειμμα. Η μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων της μεμβράνης μπορεί να κρίνει την εφαρμογή της σε ορισμένα πεδία.
Εικ.2.2 Η επίδραση διαφορετικού περιεχομένου της HPMC στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
Από το Σχήμα 2.2, η μεταβαλλόμενη τάση της αντοχής εφελκυσμού και της επιμήκυνσης κατά τη διάσπαση της μεμβράνης HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης, μπορεί να φανεί ότι η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη διάσπαση του μεμβράνης HPMC αυξήθηκε πρώτα με την αύξηση της συγκέντρωσης διαλύματος που σχηματίζουν μεμβράνη HPMC. Όταν η συγκέντρωση διαλύματος είναι 5%, οι μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC είναι καλύτερες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν η συγκέντρωση υγρού που σχηματίζει μεμβράνη είναι χαμηλή, το ιξώδες του διαλύματος είναι χαμηλή, η αλληλεπίδραση μεταξύ των μοριακών αλυσίδων είναι σχετικά αδύναμη και τα μόρια δεν μπορούν να ρυθμιστούν με κανονικό τρόπο, οπότε η ικανότητα κρυσταλλοποίησης της μεμβράνης είναι χαμηλή και οι μηχανικές του ιδιότητες είναι φτωχή. Όταν η συγκέντρωση υγρού που σχηματίζει μεμβράνη είναι 5 %, οι μηχανικές ιδιότητες φθάνουν στη βέλτιστη τιμή. Καθώς η συγκέντρωση του υγρού σχηματισμού μεμβράνης συνεχίζει να αυξάνεται, η χύτευση και η διάχυση του διαλύματος καθίστανται πιο δύσκολες, με αποτέλεσμα το ανομοιογενές πάχος της ληφθέντης μεμβράνης HPMC και περισσότερων επιφανειακών ελαττωμάτων [60], με αποτέλεσμα τη μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων των μεμβρανών HPMC. Επομένως, η συγκέντρωση του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης 5% HPMC είναι η πλέον κατάλληλη. Η απόδοση του ληφθέντος μεμβράνης είναι επίσης καλύτερη.
2.3.1.3 Οπτικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλύματος σχηματισμού φιλμ
Στις ταινίες συσκευασίας, η ελαφριά μετάδοση και η ομίχλη είναι σημαντικές παράμετροι που υποδεικνύουν τη διαφάνεια της ταινίας. Το Σχήμα 2.3 δείχνει τις μεταβαλλόμενες τάσεις της μετάδοσης και της θολότητας των μεμβράνων HPMC κάτω από διαφορετικές συγκεντρώσεις υγρών που σχηματίζουν φιλμ. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC, η μετάδοση της μεμβράνης HPMC μειώθηκε σταδιακά και η ομίχλη αυξήθηκε σημαντικά με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης.
Εικ.2.3 Η επίδραση διαφορετικού περιεχομένου της HPMC στην οπτική ιδιότητα των ταινιών HPMC
Υπάρχουν δύο κύριοι λόγοι: πρώτον, από την άποψη της συγκέντρωσης αριθμού της διασκορπισμένης φάσης, όταν η συγκέντρωση είναι χαμηλή, η συγκέντρωση αριθμού έχει κυρίαρχη επίδραση στις οπτικές ιδιότητες του υλικού [61]. Ως εκ τούτου, με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC, οι πυκνότητες της ταινίας μειώνονται. Η μετάδοση φωτός μειώθηκε σημαντικά και η θολότητα αυξήθηκε σημαντικά. Δεύτερον, από την ανάλυση της διαδικασίας παραγωγής ταινιών, μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι η ταινία έγινε με τη μέθοδο σχηματισμού ταινιών που χύτευση λύσεων. Η αύξηση της δυσκολίας επιμήκυνσης οδηγεί στη μείωση της ομαλότητας της επιφάνειας του φιλμ και στη μείωση των οπτικών ιδιοτήτων της μεμβράνης HPMC.
2.3.1.4 Διαλυτότητα υδατοστεγής των λεπτών μεμβρανών HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις υγρού σχηματισμού μεμβράνης
Η υδατοδιαλυτότητα των υδατοδιαλυτών μεμβρανών σχετίζεται με τη συγκέντρωση της μεμβράνης. Κόψτε τις μεμβράνες 30mm × 30mm φτιαγμένες με διαφορετικές συγκεντρώσεις σχηματισμού φιλμ και σημειώστε την ταινία με "+" για να μετρήσετε το χρόνο για να εξαφανιστεί εντελώς η ταινία. Εάν η ταινία αναδιπλώνεται ή κολλάει στους τοίχους του ποτήρι, επανεξέτασε. Το Σχήμα 2.4 είναι το διάγραμμα τάσης της υδατοδιαλυτότητας των μεμβράνων HPMC υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις υγρών που σχηματίζουν φιλμ. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης υγρού σχηματισμού μεμβράνης, ο υδατοδιαλυτός χρόνος των μεμβρανών HPMC γίνεται μεγαλύτερος, υποδεικνύοντας ότι η υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC μειώνεται. Θεωρείται ότι ο λόγος μπορεί να είναι ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC, το ιξώδες του διαλύματος αυξάνεται και η διαμοριακή δύναμη ενισχύεται μετά από ζελατινοποίηση, με αποτέλεσμα την αποδυνάμωση της διάχυσης της μεμβράνης HPMC στο νερό και τη μείωση της διαλυτότητας του νερού.
Εικ.2.4 Η επίδραση διαφορετικού περιεχομένου της HPMC στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC
2.3.2 Επίδραση της θερμοκρασίας σχηματισμού φιλμ σε λεπτές μεμβράνες HPMC
2.3.2.1 XRD μοτίβα λεπτών μεμβρανών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού φιλμ
Εικ.2.5 XRD ταινιών HPMC υπό διαφορετική θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης
Το σχήμα 2.5 δείχνει τα μοτίβα XRD λεπτών μεμβρανών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού μεμβράνης. Δύο κορυφές διάθλασης στους 9,5 ° και 20,4 ° αναλύθηκαν για την μεμβράνη HPMC. Από την άποψη της έντασης των κορυφών περίθλασης, με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, οι κορυφές περίθλασης στα δύο μέρη πρώτα αυξήθηκαν και στη συνέχεια εξασθενούσαν και η ικανότητα κρυστάλλωσης αυξήθηκε πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκε. Όταν η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης ήταν 50 ° C, η διατεταγμένη διάταξη των μορίων HPMC από την άποψη της επίδρασης της θερμοκρασίας στην ομοιογενή πυρήνωση, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή, το ιξώδες του διαλύματος είναι υψηλό, ο ρυθμός ανάπτυξης των κρυστάλλων πυρήνων είναι μικρή και η κρυστάλλωση είναι δύσκολη. Καθώς αυξάνεται σταδιακά η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης, ο ρυθμός πυρήνωσης αυξάνεται, η κίνηση της μοριακής αλυσίδας επιταχύνεται, η μοριακή αλυσίδα είναι εύκολα διατεταγμένη γύρω από τον πυρήνα του κρυστάλλου κατά τρόπο και είναι ευκολότερο να σχηματιστεί κρυσταλλοποίηση, έτσι ώστε η κρυσταλλοποίηση να φτάσει στη μέγιστη τιμή σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Εάν η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης είναι πολύ υψηλή, η μοριακή κίνηση είναι πολύ βίαιη, ο σχηματισμός του πυρήνα του κρυστάλλου είναι δύσκολη και ο σχηματισμός της πυρηνικής απόδοσης είναι χαμηλή και είναι δύσκολο να σχηματιστούν κρυστάλλους [62,63]. Επομένως, η κρυσταλλικότητα των μεμβράνων HPMC αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης.
2.3.2.2 Μηχανικές ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού φιλμ
Η αλλαγή της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης θα έχει ορισμένο βαθμό επίδρασης στις μηχανικές ιδιότητες της μεμβράνης. Το σχήμα 2.6 δείχνει την μεταβαλλόμενη τάση της αντοχής εφελκυσμού και της επιμήκυνσης σε διάλειμμα των ταινιών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού μεμβράνης. Ταυτόχρονα, έδειξε μια τάση να αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια να μειώσει. Όταν η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης ήταν 50 ° C, η αντοχή εφελκυσμού και η επιμήκυνση κατά τη διάλειμμα του μεμβράνης HPMC έφτασαν στις μέγιστες τιμές, οι οποίες ήταν 116 MPa και 32%αντίστοιχα.
Εικ.2.6 Η επίδραση της θερμοκρασίας σχηματισμού φιλμ στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
Από την άποψη της μοριακής διάταξης, τόσο μεγαλύτερη είναι η ομαλή διάταξη των μορίων, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή σε εφελκυσμό [64]. Από το σχήμα 2.5 μοτίβα XRD των μεμβρανών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού φιλμ, μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, η ομαλή διάταξη των μορίων HPMC αυξάνεται για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώνεται. Όταν η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης είναι 50 ° C, ο βαθμός διαταγής διαταγής είναι ο μεγαλύτερος, οπότε η αντοχή εφελκυσμού των μεμβράνων HPMC αυξάνεται για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης και η μέγιστη τιμή εμφανίζεται στη θερμοκρασία του φιλμ ύψους 50 ℃. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα δείχνει μια τάση να αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια να μειωθεί. Ο λόγος μπορεί να είναι ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η τακτοποιημένη διάταξη των μορίων αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια μειώνεται και η κρυσταλλική δομή που σχηματίζεται στη μήτρα πολυμερούς διασκορπίζεται στην μη κρυσταλλοποιημένη μήτρα πολυμερούς. Στη μήτρα σχηματίζεται μια φυσική διασταυρούμενη δομή, η οποία διαδραματίζει ένα συγκεκριμένο ρόλο στην σκληρότητα [65], προωθώντας έτσι την επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης HPMC για να εμφανιστεί μια κορυφή στη θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης των 50 ° C.
2.3.2.3 Οπτικές ιδιότητες των ταινιών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού φιλμ
Το σχήμα 2.7 είναι η καμπύλη αλλαγής των οπτικών ιδιοτήτων των μεμβράνων HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού μεμβράνης. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, η μετάδοση της μεμβράνης HPMC αυξάνεται σταδιακά, η ομίχλη μειώνεται σταδιακά και οι οπτικές ιδιότητες της μεμβράνης HPMC γίνονται σταδιακά καλύτερες.
Εικ.2.7 Η επίδραση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης στην οπτική ιδιότητα του HPMC
Σύμφωνα με την επίδραση της θερμοκρασίας και των μορίων νερού στην μεμβράνη [66], όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή, υπάρχουν μόρια νερού σε HPMC με τη μορφή δεσμευμένου νερού, αλλά αυτό το δεσμευμένο νερό θα εξαφανιστεί σταδιακά και η HPMC βρίσκεται σε γυάλινη κατάσταση. Η πτητικοποίηση της μεμβράνης σχηματίζει οπές στην HPMC και στη συνέχεια σχηματίζεται η διασπορά μετά την ακτινοβολία του φωτός [67], οπότε η ελαφριά μετάδοση της μεμβράνης είναι χαμηλή και η ομίχλη είναι υψηλή. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα μοριακά τμήματα της HPMC αρχίζουν να κινούνται, οι οπές που σχηματίζονται μετά την πλήρωση της πτητικοποίησης του νερού, οι οπές μειώνονται σταδιακά.
2.3.2.4 Διαλυτότητα υδατοδιαλυτού των ταινιών HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού φιλμ
Το σχήμα 2.8 δείχνει τις καμπύλες υδατοδιαλυτότητας των μεμβράνων HPMC σε διαφορετικές θερμοκρασίες σχηματισμού μεμβράνης. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι ο χρόνος υδατοδιαλυτότητας των μεμβράνων HPMC αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, δηλαδή, η υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC χειροτερεύει. Με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, ο ρυθμός εξάτμισης των μορίων του νερού και ο ρυθμός ζελατινοποίησης επιταχύνεται, η κίνηση των μοριακών αλυσίδων επιταχύνεται, η μοριακή απόσταση μειώνεται και η μοριακή διάταξη στην επιφάνεια της μεμβράνης είναι πιο πυκνή, γεγονός που καθιστά δύσκολη την είσοδο των μορίων νερού μεταξύ των μορίων HPMC. Η διαλυτότητα του νερού μειώνεται επίσης.
Εικ.2.8 Η επίδραση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης στην υδατοδιαλυτότητα της μεμβράνης HPMC
2.4 Περίληψη αυτού του κεφαλαίου
Σε αυτό το κεφάλαιο, η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιήθηκε ως πρώτη ύλη για την παρασκευή υδατοδιαλυτής μεμβράνης υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής με μέθοδο σχηματισμού ταινιών. Η κρυσταλλικότητα της μεμβράνης HPMC αναλύθηκε με περίθλαση XRD. Οι μηχανικές ιδιότητες του υδατοδιαλυτού μεμβράνης HPMC υδατοδιαλυτή δοκιμάστηκαν και αναλύθηκαν με μια μικρο-ηλεκτρονική καθολική μηχανή δοκιμής εφελκυσμού και οι οπτικές ιδιότητες του μεμβράνης HPMC αναλύθηκαν με δοκιμαστή μεταφοράς φωτός. Ο χρόνος διάλυσης στο νερό (χρόνος διαλυτότητας νερού) χρησιμοποιείται για την ανάλυση της υδατοδιαλυτότητας του. Τα ακόλουθα συμπεράσματα προέρχονται από την παραπάνω έρευνα:
1) Οι μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC αυξήθηκαν πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκαν με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης και πρώτα αυξήθηκαν και στη συνέχεια μειώθηκαν με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης. Όταν η συγκέντρωση του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC ήταν 5% και η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης ήταν 50 ° C, οι μηχανικές ιδιότητες της μεμβράνης είναι καλές. Αυτή τη στιγμή, η αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 116MPa, και η επιμήκυνση κατά το διάλειμμα είναι περίπου 31%.
2) οι οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC μειώνονται με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης και αυξάνονται σταδιακά με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης. Εξετάστε λεπτομερώς ότι η συγκέντρωση του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%και η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 50 ° C
3) Η υδατοδιαλυτότητα των μεμβράνων HPMC έδειξε μια καθοδική τάση με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης και την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης. Όταν χρησιμοποιήθηκε η συγκέντρωση διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης 5% HPMC και η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης των 50 ° C, ο χρόνος διάλυσης νερού της μεμβράνης ήταν 55 λεπτά.
Κεφάλαιο 3 Επιδράσεις των πλαστικοποιητών στις ταινίες HPMC Water-Soluble Packaging
3.1 Εισαγωγή
Ως νέος τύπος φυσικού πολυμερούς υλικού HPMC υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας έχει μια καλή προοπτική ανάπτυξης. Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη είναι ένα φυσικό παράγωγο κυτταρίνης. Είναι μη τοξικό, μη ρυπογόνο, ανανεώσιμο, χημικά σταθερό και έχει καλές ιδιότητες. Υδατοδιαλυτή και σχηματίζοντας φιλμ, είναι ένα πιθανό υδατοδιαλυτή υλικό φιλμ συσκευασίας.
Το προηγούμενο κεφάλαιο συζήτησε την παρασκευή του μεμβράνη υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής υδατοδιαλυτής με τη χρήση υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης ως πρώτης ύλης με τη μεθόδου σχηματισμού μεμβράνης διαλύματος και την επίδραση της συγκέντρωσης υγρού μεμβράνης και της θερμοκρασίας της μεμβράνης σε υδατοδιαλυφές με μεθυλοκυτταρίνη. Επιπτώσεις απόδοσης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η αντοχή εφελκυσμού της μεμβράνης είναι περίπου 116MPa και η επιμήκυνση κατά το διάλειμμα είναι 31% κάτω από τις βέλτιστες συνθήκες συγκέντρωσης και διαδικασίας. Η σκληρότητα τέτοιων ταινιών είναι φτωχή σε ορισμένες εφαρμογές και χρειάζεται περαιτέρω βελτίωση.
Σε αυτό το κεφάλαιο, η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη και η υδατοδιαλυτή μεμβράνη συσκευασίας παρασκευάζεται με μέθοδο σχηματισμού ταινιών διαλύματος. , επιμήκυνση στο διάλειμμα), οπτικές ιδιότητες (μετάδοση, ομίχλη) και υδατοδιαλυτότητα.
3.2 πειραματικό τμήμα
3.2.1 Πειραματικά υλικά και όργανα
Πίνακας 3.1 Πειραματικά υλικά και προδιαγραφές
Πίνακας 3.2 Πειραματικά όργανα και προδιαγραφές
3.2.2 Προετοιμασία δείγματος
1) Ζυγίζοντας: Ζυγίζει μια ορισμένη ποσότητα υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης (5%) και σορβιτόλη (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) με ηλεκτρονικό υπόλοιπο και χρησιμοποιήστε σύριγγα για να μετρήσετε την αλκοόλη γλυκερόλης (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).
2) Διάλυση: Προσθέστε τη ζυγισμένη υδροξυπροπυλλυκυτταρίνη στο παρασκευασμένο απιονισμένο νερό, ανακατεύετε σε φυσιολογική θερμοκρασία και πίεση μέχρι να διαλυθεί πλήρως και στη συνέχεια προσθέστε γλυκερόλη ή σορβιτόλη σε διαφορετικά κλάσματα μάζας αντίστοιχα. Στο διάλυμα υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης, ανακατέψτε για μια χρονική περίοδο για να το κάνετε ομοιόμορφα αναμεμειγμένο και αφήστε το να σταθεί για 5 λεπτά (defoaming) για να αποκτήσετε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση υγρού σχηματισμού μεμβράνης.
3) Κατασκευή φιλμ: Εισάγετε το υγρό που σχηματίζει φιλμ σε ένα γυάλινο πιάτο και ρίξτε το για να σχηματίσει μια μεμβράνη, αφήστε το να σταθεί για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα για να το κάνει γέλη και στη συνέχεια να το βάλει σε ένα φούρνο ξήρανσης για να στεγνώσει και να σχηματίσει μια μεμβράνη για να φτιάξει μια μεμβράνη με πάχος 45 μm. Αφού τοποθετηθεί η ταινία σε ένα κουτί ξήρανσης για χρήση.
3.2.3 Χαρακτηρισμός και δοκιμή απόδοσης
3.2.3.1 Ανάλυση υπέρυθρης απορρόφησης (FT-IR)
Η φασματοσκοπία απορρόφησης υπερύθρων (FTIR) είναι μια ισχυρή μέθοδος για τον χαρακτηρισμό των λειτουργικών ομάδων που περιέχονται στη μοριακή δομή και για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων. Το φάσμα απορρόφησης υπερύθρων της μεμβράνης συσκευασίας HPMC μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο υπέρυθρου μετασχηματισμού Nicolet 5700 Fourier που παράγεται από τη Thermoelectric Corporation. Η μέθοδος λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το πείραμα, η περιοχή σάρωσης ήταν 500-4000 cm-1 και ο αριθμός της σάρωσης ήταν 32.
3.2.3.2 Ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD): Ίδια με το 2.2.3.1
3.2.3.3 Προσδιορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων
Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση στο διάλειμμα της ταινίας χρησιμοποιούνται ως παραμέτρους για την κρίνοντας τις μηχανικές του ιδιότητες. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα είναι η αναλογία της μετατόπισης προς το αρχικό μήκος όταν η μεμβράνη είναι σπασμένη, σε %. Χρησιμοποιώντας τη μινιατούρα ηλεκτρονική ηλεκτρονική μηχανή δοκιμής εφελκυσμού (5943) του εξοπλισμού δοκιμών Instron (Shanghai), σύμφωνα με τις δοκιμαστικές μεθόδους εφελκυσμού για τις ιδιότητες εφελκυσμού των πλαστικών μεμβράνων, δοκιμάστε στους 25 ° C, 50% RH συνθήκες, επιλέξτε δείγματα με ομοιόμορφο πάχος και καθαρισμό χωρίς ακαθαρσίες.
3.2.3.4 Προσδιορισμός οπτικών ιδιοτήτων: Ίδια με το 2.2.3.3
3.2.3.5 Προσδιορισμός της υδατοδιαλυτότητας
Κόψτε μια μεμβράνη 30 mm × 30mm με πάχος περίπου 45 μm, προσθέστε 100ml νερού σε ένα ποτήρι 200ml, τοποθετήστε την ταινία στο κέντρο της επιφάνειας του νερού και μετρήστε το χρόνο για να εξαφανιστεί η μεμβράνη [56]. Κάθε δείγμα μετρήθηκε 3 φορές και η μέση τιμή λήφθηκε και η μονάδα ήταν ελάχιστη.
3.2.4 Επεξεργασία δεδομένων
Τα πειραματικά δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία από το Excel και το γράφημα σχεδιάστηκε από το λογισμικό προέλευσης.
3.3 Αποτελέσματα και συζήτηση
3.3.1 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στο φάσμα της υπέρυθρης απορρόφησης των μεμβρανών HPMC
(α) γλυκερόλη (β) σορβιτόλη
Εικ.3.1 FT-IR των μεμβρανών HPMC υπό διαφορετική γλυκερόλη ή συγκέντρωση σορβιλο
Η φασματοσκοπία απορρόφησης υπερύθρων (FTIR) είναι μια ισχυρή μέθοδος για τον χαρακτηρισμό των λειτουργικών ομάδων που περιέχονται στη μοριακή δομή και για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων. Το Σχήμα 3.1 δείχνει τα υπέρυθρο φάσματα των ταινιών HPMC με διαφορετικές προσθήκες γλυκερόλης και σορβιτόλης. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι οι χαρακτηριστικές κορυφές δόνησης σκελετού των μεμβράνων HPMC είναι κυρίως στις δύο περιοχές: 2600 ~ 3700cm-1 και 750 ~ 1700cm-1 [57-59], 3418cm-1
Οι κοντινές ζώνες απορρόφησης προκαλούνται από τη δόνηση τεντώματος του δεσμού ΟΗ, 2935cm-1 είναι η κορυφή απορρόφησης του -Ch2, 1050cm-1 είναι η κορυφή απορρόφησης των -co- και -coC- στην πρωτογενή και δευτερογενή υδροξυλική ομάδα και 1657cm-1 είναι η κορυφή απορρόφησης της υδροξυπροπυλικής ομάδας. Η κορυφή απορρόφησης της υδροξυλομάδας στη δόνηση τεντώματος του πλαισίου, 945cm -1 είναι η κορυφή της απορρόφησης κουνιστή του -Ch3 [69]. Οι κορυφές απορρόφησης στα 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 και 945cm-1 αποδίδονται στις ασύμμετρες, συμμετρικές δονήσεις παραμόρφωσης, εντός επιπέδου και δονήσεις κάμψης του-ch3, αντίστοιχα [18]. Μετά την πλαστικοποίηση, δεν εμφανίστηκαν νέες κορυφές απορρόφησης στο υπέρυθρο φάσμα της μεμβράνης, υποδεικνύοντας ότι η HPMC δεν υποβλήθηκε σε βασικές αλλαγές, δηλαδή ο πλαστικοποιητής δεν κατέστρεψε τη δομή του. Με την προσθήκη γλυκερόλης, η κορυφή δόνησης τεντώματος του -ΗΗ στα 3418cm-1 της μεμβράνης HPMC αποδυναμώθηκε και η κορυφή απορρόφησης στα 1657cm-1, οι κορυφές απορρόφησης στα 1050cm-1 αποδυναμώνουν και οι κορυφές απορρόφησης -co- και -coc- στις πρωταρχικές και δευτερογενείς υδροξυλικές ομάδες αποδυναμώνουν. Με την προσθήκη σορβιτόλης στην μεμβράνη HPMC, οι κορυφές δόνησης -OH που εκτείνονται σε 3418cm-1 αποδυναμώνουν και οι κορυφές απορρόφησης στα 1657cm-1 αποδυναμώνουν. . Οι μεταβολές αυτών των κορυφών απορρόφησης προκαλούνται κυρίως από επαγωγικά αποτελέσματα και διαμοριακή δέσμευση υδρογόνου, οι οποίες τους κάνουν να αλλάζουν με τις γειτονικές ζώνες -Ch3 και -Ch2. Λόγω των μικρών, η εισαγωγή μοριακών ουσιών εμποδίζει τον σχηματισμό διαμοριακών δεσμών υδρογόνου, έτσι ώστε η αντοχή εφελκυσμού της πλαστικοποιημένης μεμβράνης να μειώνεται [70].
3.3.2 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στα μοτίβα XRD των ταινιών HPMC
(α) γλυκερόλη (β) σορβιτόλη
Εικ.3.2 XRD ταινιών HPMC υπό διαφορετική γλυκερόλη ή σορβιλο
Η διάθλαση ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD) αναλύει την κρυσταλλική κατάσταση των ουσιών σε μοριακό επίπεδο. Το διάθλημα ακτίνων Χ του τύπου ARL/XTRA που παράγεται από την Thermo ARL Company στην Ελβετία χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό. Το σχήμα 3.2 είναι τα μοτίβα XRD των μεμβρανών HPMC με διαφορετικές προσθήκες γλυκερόλης και σορβιτόλης. Με την προσθήκη γλυκερόλης, η ένταση των κορυφών περίθλασης στις 9,5 ° και 20,4 ° αποδυναμωμένη. Με την προσθήκη σορβιτόλης, όταν η ποσότητα προσθήκης ήταν 0,15%, η κορυφή περίθλασης στους 9,5 ° ενισχύθηκε και η κορυφή περίθλασης στους 20,4 ° εξασθενίστηκε, αλλά το σύνολο της έντασης της αιχμής ήταν χαμηλότερη από αυτή της μεμβράνης HPMC χωρίς σορβιτόλη. Με τη συνεχή προσθήκη σορβιτόλης, η κορυφή περίθλασης στους 9,5 ° αποδυναμώθηκε και πάλι και η κορυφή περίθλασης στους 20,4 ° δεν άλλαξε σημαντικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η προσθήκη μικρών μορίων της γλυκερόλης και της σορβιτόλης διαταράσσει τη σωστή διάταξη των μοριακών αλυσίδων και καταστρέφει την αρχική κρυσταλλική δομή, μειώνοντας έτσι την κρυσταλλοποίηση της μεμβράνης. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι η γλυκερόλη έχει μεγάλη επίδραση στην κρυστάλλωση των μεμβράνων HPMC, υποδεικνύοντας ότι η γλυκερόλη και η HPMC έχουν καλή συμβατότητα, ενώ η σορβιτόλη και η HPMC έχουν κακή συμβατότητα. Από τη δομική ανάλυση των πλαστικοποιητών, η σορβιτόλη έχει δομή δακτυλίου ζάχαρης παρόμοια με εκείνη της κυτταρίνης και η στερεοχημική του επίδραση είναι μεγάλη, με αποτέλεσμα την ασθενής διεστέρα μεταξύ των μορίων σορβιτόλης και των μορίων κυτταρίνης, επομένως έχει ελάχιστη επίδραση στην κρυστάλλωση της κυτταρίνης.
[48].
3.3.3 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
Η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης χρησιμοποιούνται ως παραμέτρους για να κρίνουν τις μηχανικές του ιδιότητες και η μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων μπορεί να κρίνει την εφαρμογή της σε ορισμένα πεδία. Το σχήμα 3.3 δείχνει την αλλαγή στην αντοχή σε εφελκυσμό και την επιμήκυνση σε διάλειμμα των ταινιών HPMC μετά την προσθήκη πλαστικοποιητών.
Εικ.3.3 Η επίδραση της γλυκερόλης ή του σορβιολούμου στις ιδιότητες της μηχανής των μεμβρανών HPMC
Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 3.3 (α) ότι με την προσθήκη γλυκερόλης, η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης HPMC αυξάνεται για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώνεται, ενώ η αντοχή εφελκυσμού μειώνεται πρώτα, στη συνέχεια αυξάνεται αργά και στη συνέχεια συνεχίζει να μειώνεται. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης HPMC αυξήθηκε για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκε, επειδή η γλυκερόλη έχει περισσότερες υδρόφιλες ομάδες, γεγονός που καθιστά τα μόρια υλικού και νερού έχουν έντονη ενυδάτωση [71], βελτιώνοντας έτσι την ευελιξία της μεμβράνης. Με τη συνεχή αύξηση της προσθήκης γλυκερόλης, η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης HPMC μειώνεται, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η γλυκερόλη καθιστά τη μείωση της μοριακής αλυσίδας HPMC σε διάλειμμα της ταινίας. Ο λόγος για την ταχεία μείωση της αντοχής εφελκυσμού είναι: η προσθήκη μικρών μορίων της γλυκερόλης διαταράσσει τη στενή διάταξη μεταξύ των μοριακών αλυσίδων HPMC, αποδυναμώνει τη δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των μακρομορίων και μειώνει την αντοχή εφελκυσμού της μεμβράνης. Η αντοχή σε εφελκυσμό μια μικρή αύξηση, από την οπτική γωνία της διάταξης της μοριακής αλυσίδας, η κατάλληλη γλυκερόλη αυξάνει την ευελιξία των μοριακών αλυσίδων HPMC σε κάποιο βαθμό, προάγει τη διάταξη των πολυμερών μοριακών αλυσίδων και κάνει την αντοχή σε εφελκυσμό να αυξάνεται ελαφρώς. Ωστόσο, όταν υπάρχει υπερβολική γλυκερόλη, οι μοριακές αλυσίδες αποδιαμορφώνονται ταυτόχρονα με την τακτοποιημένη διάταξη και ο ρυθμός αποδέσμευσης είναι υψηλότερος από αυτόν της διαταγμένης διάταξης [72], η οποία μειώνει την κρυστάλλωση της μεμβράνης, με αποτέλεσμα τη χαμηλή αντοχή της εφελκυσμού της ταινίας HPMC. Δεδομένου ότι το αποτέλεσμα σκληρότητας είναι εις βάρος της αντοχής εφελκυσμού της μεμβράνης HPMC, η ποσότητα της προστιθέμενης γλυκερόλης δεν πρέπει να είναι πάρα πολύ.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 3.3 (β), με την προσθήκη σορβιτόλης, η επιμήκυνση στο διάλειμμα της ταινίας HPMC αυξήθηκε για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκε. Όταν η ποσότητα της σορβιτόλης ήταν 0,15%, η επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης HPMC έφτασε το 45%και στη συνέχεια η επιμήκυνση κατά τη διάλειμμα της ταινίας μειώθηκε σταδιακά ξανά. Η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται ταχέως και στη συνέχεια κυμαίνεται γύρω στα 50MP με τη συνεχή προσθήκη σορβιτόλης. Μπορεί να φανεί ότι όταν η ποσότητα προστιθέμενης σορβιτόλης είναι 0,15%, το φαινόμενο πλαστικοποίησης είναι το καλύτερο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η προσθήκη μικρών μορίων της σορβιτόλης διαταράσσει την κανονική διάταξη των μοριακών αλυσίδων, καθιστώντας το χάσμα μεταξύ των μορίων μεγαλύτερη, η δύναμη αλληλεπίδρασης μειώνεται και τα μόρια είναι εύκολο να ολισθήσουν, έτσι ώστε η επιμήκυνση να αυξάνεται το σπάσιμο της μεμβράνης και η μείωση της εφελκυσμού. Καθώς η ποσότητα της σορβιτόλης συνέχισε να αυξάνεται, η επιμήκυνση κατά τη διάλειμμα της μεμβράνης μειώθηκε και πάλι, επειδή τα μικρά μόρια της σορβιτόλης διασκορπίστηκαν πλήρως μεταξύ των μακρομορίων, με αποτέλεσμα τη σταδιακή μείωση των σημείων εμπλοκής μεταξύ των μακρομόρων και της μείωσης της απομάκρυνσης στο διάλειμμα της ταινίας.
Συγκρίνοντας τις πλαστικοποιητικές επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις μεμβράνες HPMC, προσθέτοντας 0,15% γλυκερόλη μπορεί να αυξήσει την επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης σε περίπου 50%. Ενώ η προσθήκη 0,15% σορβιτόλης μπορεί να αυξήσει μόνο την επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης, το ποσοστό φθάνει περίπου 45%. Η αντοχή σε εφελκυσμό μειώθηκε και η μείωση ήταν μικρότερη όταν προστέθηκε γλυκερόλη. Μπορεί να φανεί ότι η πλαστικοποίηση της γλυκερόλης στην μεμβράνη HPMC είναι καλύτερη από αυτή της σορβιτόλης.
3.3.4 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
(α) γλυκερόλη (β) σορβιτόλη
Εικ.3.4 Η επίδραση της γλυκερόλης ή της οπτικής ιδιότητας Sorbitolumon των ταινιών HPMC
Η ελαφριά μετάδοση και η ομίχλη είναι σημαντικές παράμετροι της διαφάνειας της μεμβράνης συσκευασίας. Η ορατότητα και η σαφήνεια των συσκευασμένων προϊόντων εξαρτώνται κυρίως από τη μεταφορά φωτός και την ομίχλη του φιλμ συσκευασίας. Όπως φαίνεται στο σχήμα 3.4, η προσθήκη γλυκερόλης και σορβιτόλης επηρέασε τις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC, ειδικά της ομίχλη. Το σχήμα 3.4 (α) είναι ένα γράφημα που δείχνει την επίδραση της προσθήκης γλυκερόλης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC. Με την προσθήκη γλυκερόλης, η μετάδοση των μεμβράνων HPMC αυξήθηκε για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκε, φθάνοντας σε μέγιστη τιμή περίπου 0,25%. Η ομίχλη αυξήθηκε γρήγορα και στη συνέχεια αργά. Από την παραπάνω ανάλυση μπορεί να φανεί ότι όταν η προσθήκη ποσότητας γλυκερόλης είναι 0,25%, οι οπτικές ιδιότητες της μεμβράνης είναι καλύτερες, οπότε η προσθήκη ποσότητας γλυκερόλης δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,25%. Το σχήμα 3.4 (b) είναι ένα γράφημα που δείχνει την επίδραση της προσθήκης σορβιτόλης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την προσθήκη σορβιτόλης, η ομίχλη των μεμβράνων HPMC αυξάνεται πρώτα, στη συνέχεια μειώνεται αργά και στη συνέχεια αυξάνεται και η μετάδοση αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια αυξάνεται. Μειώθηκε και η μετάδοση φωτός και η ομίχλη εμφανίστηκαν κορυφές ταυτόχρονα, όταν η ποσότητα της σορβιτόλης ήταν 0,45%. Μπορεί να φανεί ότι όταν η ποσότητα προστιθέμενης σορβιτόλης είναι μεταξύ 0,35 και 0,45%, οι οπτικές του ιδιότητες είναι καλύτερες. Συγκρίνοντας τις επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC, μπορεί να φανεί ότι η σορβιτόλη έχει ελάχιστη επίδραση στις οπτικές ιδιότητες των μεμβράνων.
Σε γενικές γραμμές, τα υλικά με υψηλή μεταφορά φωτός θα έχουν χαμηλότερη ομίχλη και αντίστροφα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντοτε. Ορισμένα υλικά έχουν υψηλής μεταφοράς φωτός, αλλά και υψηλές τιμές θολής, όπως λεπτές μεμβράνες όπως το παγωμένο γυαλί [73]. Η μεμβράνη που παρασκευάζεται σε αυτό το πείραμα μπορεί να επιλέξει το κατάλληλο πλαστικοποιητή και την ποσότητα προσθήκης ανάλογα με τις ανάγκες.
3.3.5 Επιδράσεις της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC
(α) γλυκερόλη (Β) σορβιτόλη
Εικ.3.5 Η επίδραση της γλυκερόλης ή της υδατοδιαλυτότητας υδατοδιαλυτότητας Sorbitolumon των μεμβρανών HPMC
Το σχήμα 3.5 δείχνει την επίδραση της γλυκερόλης και της σορβιτόλης στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας σε πλαστικοποιητή, ο χρόνος διαλυτότητας υδατοδιαλυτότητας της μεμβράνης HPMC παρατείνεται, δηλαδή, η υδατοδιαλυτότητα της μεμβράνης HPMC μειώνεται σταδιακά και η γλυκερόλη έχει μεγαλύτερη επίδραση στη υδατοδιαλυτότητα της μεμβράνης HPMC από τη σορβιτόλη. Ο λόγος για τον οποίο η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη έχει καλή υδατοδιαλυτότητα οφείλεται στην ύπαρξη μεγάλου αριθμού ομάδων υδροξυλίου στο μόριο της. Από την ανάλυση του υπέρυθρου φάσματος, μπορεί να φανεί ότι με την προσθήκη γλυκερόλης και σορβιτόλης, η κορυφή δόνησης υδροξυλίου της μεμβράνης HPMC μειώνεται.
3.4 Τμήματα αυτού του κεφαλαίου
Μέσα από την παραπάνω ανάλυση απόδοσης των ταινιών HPMC, μπορεί να φανεί ότι οι πλαστικοποιητές γλυκερόλη και σορβιτόλη βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC και αυξάνουν την επιμήκυνση σε διάλειμμα των ταινιών. Όταν η προσθήκη γλυκερόλης είναι 0,15%, οι μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC είναι σχετικά καλές, η αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 60MPa και η επιμήκυνση στο διάλειμμα είναι περίπου 50%. Όταν η προσθήκη γλυκερόλης είναι 0,25%, οι οπτικές ιδιότητες είναι καλύτερες. Όταν το περιεχόμενο της σορβιτόλης είναι 0,15%, η αντοχή εφελκυσμού της μεμβράνης HPMC είναι περίπου 55MPa και η επιμήκυνση σε διάλειμμα αυξάνεται σε περίπου 45%. Όταν το περιεχόμενο της σορβιτόλης είναι 0,45%, οι οπτικές ιδιότητες της μεμβράνης είναι καλύτερες. Και οι δύο πλαστικοποιητές μείωσαν τη υδατοδιαλυτότητα των μεμβράνων HPMC, ενώ η σορβιτόλη είχε λιγότερη επίδραση στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβράνων HPMC. Η σύγκριση των επιδράσεων των δύο πλαστικοποιητών στις ιδιότητες των μεμβράνων HPMC δείχνει ότι η πλαστικοποιητική επίδραση της γλυκερόλης στις μεμβράνες HPMC είναι καλύτερη από αυτή της σορβιτόλης.
Κεφάλαιο 4 Επιδράσεις των παραγόντων διασύνδεσης στις ταινίες HPMC Water-Soluble Packaging
4.1 Εισαγωγή
Η υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη περιέχει πολλές ομάδες υδροξυλίου και ομάδες υδροξυπροποξυ, έτσι έχει καλή υδατοδιαλυτότητα. Αυτό το έγγραφο χρησιμοποιεί την καλή υδατοδιαλυτότητα για να προετοιμάσει μια νέα πράσινη και φιλική προς το περιβάλλον υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας. Ανάλογα με την εφαρμογή του υδατοδιαλυτού φιλμ, απαιτείται γρήγορη διάλυση της υδατοδιαλυτής μεμβράνης στις περισσότερες εφαρμογές, αλλά μερικές φορές είναι επίσης επιθυμητή η καθυστερημένη διάλυση [21].
Ως εκ τούτου, σε αυτό το κεφάλαιο, η γλουταραλδεΰδη χρησιμοποιείται ως τροποποιημένος παράγοντας διασταυρούμενης σύνδεσης για την υδατοδιαλυτή μεμβράνη υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης και η επιφάνεια του διασυνδέεται για να τροποποιήσει την μεμβράνη για να μειώσει την διαλυτότητα του νερού και να καθυστερήσει τον χρόνο-διαλυτότητας. Οι επιδράσεις διαφορετικών προσθηκών όγκου γλουταραλδεΰδης στην υδατοδιαλυτότητα, τις μηχανικές ιδιότητες και τις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης μελετήθηκαν κυρίως.
4.2 πειραματικό μέρος
4.2.1 Πειραματικά υλικά και όργανα
Πίνακας 4.1 Πειραματικά υλικά και προδιαγραφές
4.2.2 Προετοιμασία δείγματος
1) Ζυγίζοντας: Ζυγίζει μια ορισμένη ποσότητα υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης (5%) με ηλεκτρονικό υπόλοιπο.
2) Διάλυση: Η ζυγισμένη υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη προστίθεται στο παρασκευασμένο απιονισμένο νερό, αναδεύεται σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση μέχρι να διαλυθεί πλήρως και στη συνέχεια διαφορετικές ποσότητες γλουταραλδεΰδης (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), αναδεύεται ομοιόμορφα, ας παραμείνει για μια χρονική περίοδο (defoaming) και η φρενάρχινη-μορφή με διαφορετικά με διαφορετικά, Λαμβάνονται προστιθέμενες ποσότητες προστιθέμενης γλουταραλδεΰδης.
3) Κατασκευή φιλμ: Εισάγετε το φιλμ που σχηματίζει υγρό στο γυάλινο πιάτο Petri και ρίξτε την μεμβράνη, βάλτε το στο κιβώτιο ξήρανσης του αέρα των 40 ~ 50 ° C για να στεγνώσει την μεμβράνη, κάντε μια μεμβράνη με πάχος 45 μm, αποκαλύψτε την μεμβράνη και βάλτε το στο κιβώτιο ξήρανσης για αντίγραφο ασφαλείας.
4.2.3 Χαρακτηρισμός και δοκιμή απόδοσης
4.2.3.1 Ανάλυση υπέρυθρης απορρόφησης (FT-IR)
Η υπέρυθρη αναρρόφηση των ταινιών HPMC προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο υπέρυθρου Fourier Fourier Nicolet 5700 που παράγεται από την αμερικανική θερμοηλεκτρική εταιρεία που κλείνει το φάσμα.
4.2.3.2 Ανάλυση ευρείας γωνίας ακτίνων Χ (XRD)
Η διάθλαση ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD) είναι η ανάλυση της κατάστασης κρυστάλλωσης μιας ουσίας σε μοριακό επίπεδο. Σε αυτή την εργασία, η κατάσταση κρυστάλλωσης του λεπτού μεμβράνης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα διαθλασίμετρο ακτίνων Χ ARL/XTRA που παράγεται από το Thermo ARL της Ελβετίας. Συνθήκες μέτρησης: Η πηγή ακτίνων Χ είναι μια γραμμή φίλτρου νικελίου Cu-Kα (40 kV, 40 MA). Γωνία σάρωσης από 0 ° έως 80 ° (2θ). Ταχύτητα σάρωσης 6 °/λεπτό.
4.2.3.3 Προσδιορισμός της υδατοδιαλυτότητας: Ίδιο με το 2.2.3.4
4.2.3.4 Προσδιορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων
Χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό δοκιμών δοκιμών (5943) ηλεκτρονικής ηλεκτρονικής καθολικής εφελκυστικής δοκιμής (5943) του εξοπλισμού δοκιμών Instron (Shanghai), σύμφωνα με τις δοκιμασίες δοκιμής GB13022-92 για ιδιότητες εφελκυσμού πλαστικών μεμβρανών, δοκιμή στους 25 ° C.
4.2.3.5 Προσδιορισμός οπτικών ιδιοτήτων
Χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή θολής φωτός, επιλέξτε ένα δείγμα που θα δοκιμαστεί με καθαρή επιφάνεια και χωρίς πτυχές και μετρήστε τη μεταφορά φωτός και την ομίχλη της μεμβράνης σε θερμοκρασία δωματίου (25 ° C και 50%RH).
4.2.4 Επεξεργασία δεδομένων
Τα πειραματικά δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Excel και γράφτηκαν από το λογισμικό προέλευσης.
4.3 Αποτελέσματα και συζήτηση
4.3.1 Φάσματα απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας των ταινιών HPMC με διασυνδέσεις γλουταραλδεΰδης
Εικ.4.1 ft-ir ταινιών HPMC υπό διαφορετική περιεκτικότητα σε γλουταραλδεΰδη
Η φασματοσκοπία απορρόφησης υπερύθρων είναι ένα ισχυρό μέσο για τον χαρακτηρισμό των λειτουργικών ομάδων που περιέχονται στη μοριακή δομή και για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων. Προκειμένου να κατανοηθούν περαιτέρω οι δομικές μεταβολές της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης μετά από τροποποίηση, διεξήχθησαν δοκιμές υπέρυθρων σε ταινίες HPMC πριν και μετά την τροποποίηση. Το Σχήμα 4.1 δείχνει τα υπέρυθρο φάσματα των μεμβράνων HPMC με διαφορετικές ποσότητες γλουταραλδεΰδης και την παραμόρφωση των ταινιών HPMC
Οι κορυφές της δονητικής απορρόφησης του -ΟΗ είναι κοντά σε 3418cm-1 και 1657cm-1. Συγκρίνοντας τα διασταυρωμένα και μη διασταυρωμένα φάσματα υπέρυθρων μεμβράνων HPMC, μπορεί να φανεί ότι με την προσθήκη γλουταραλδεΰδης, οι δονητικές κορυφές των ομάδων-ΟΗ σε 3418cm-1 και 1657cm-η κορυφή απορρόφησης της υδροξυλομάδας σε 1 υδροξυποποξική ομάδα αποδυναμώθηκε σημαντικά, η οποία υποδηλώνει ότι ο αριθμός των υδροξυλεστέρας στην Hpmc Molecule δεν αποδυναμώ που προκαλείται από την αντίδραση σταυροειδούς σύνδεσης μεταξύ ορισμένων ομάδων υδροξυλίου της HPMC και της ομάδας διαγώνιας σε γλουταραλδεΰδη [74]. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη γλουταραλδεΰδης δεν άλλαξε τη θέση κάθε χαρακτηριστικής κορυφής απορρόφησης της HPMC, υποδεικνύοντας ότι η προσθήκη γλουταραλδεΰδης δεν κατέστρεψε τις ομάδες της ίδιας της HPMC.
4.3.2 μοτίβα XRD των ταινιών HPMC με διασταυρωμένη γλουταραλδεΰδη
Με την εκτέλεση περίθλασης ακτίνων Χ σε ένα υλικό και την ανάλυση του προτύπου περίθλασης, είναι μια μέθοδος έρευνας για την απόκτηση πληροφοριών όπως η δομή ή η μορφολογία των ατόμων ή των μορίων μέσα στο υλικό. Το Σχήμα 4.2 δείχνει τα μοτίβα XRD των ταινιών HPMC με διαφορετικές προσθήκες γλουταραλδεΰδης. Με την αύξηση της προσθήκης γλουταραλδεΰδης, η ένταση των κορυφών περίθλασης της HPMC περίπου 9,5 ° και 20,4 ° αποδυναμώνοντας, επειδή οι αλδεϋδες στο μόριο γλουταραλδεΰδης εξασθενούσαν. Η αντίδραση διασταυρούμενης σύνδεσης εμφανίζεται μεταξύ της υδροξυλομάδας και της υδροξυλομάδας στο μόριο HPMC, το οποίο περιορίζει την κινητικότητα της μοριακής αλυσίδας [75], μειώνοντας έτσι την ομαλή ικανότητα διάταξης του μορίου HPMC.
Εικ.4.2 XRD ταινιών HPMC υπό διαφορετική περιεκτικότητα σε γλουταραλδεΰδη
4.3.3 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC
Εικ.4.3 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών HPMC
Από το Σχήμα 4.3 Η επίδραση των διαφόρων προσθηκών γλουταραλδεΰδης στις υδατοδιαλυτότητες των μεμβρανών HPMC, μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της δοσολογίας της γλουταραλδεΰδης, ο χρόνος υδατοδιαλυτότητας των μεμβρανών HPMC παρατείνεται. Η αντίδραση διασταυρούμενης σύνδεσης συμβαίνει με την ομάδα αλδεΰδης στην γλουταραλδεΰδη, με αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση του αριθμού των υδροξυλομάδων στο μόριο HPMC, παρατείνοντας έτσι την υδατοδιαλυτότητα του φιλμ HPMC και μειώνοντας την υδατοδιαλυτότητα της μεμβράνης HPMC.
4.3.4 Επίδραση της γλουταραλδεΰδης στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
Εικ.4.4 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στην αντοχή σε εφελκυσμό και τη διάσπαση της επιμήκυνσης των ταινιών HPMC
Προκειμένου να διερευνηθεί η επίδραση της περιεκτικότητας σε γλουταραλδεΰδη στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC, δοκιμάστηκε η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση σε διάλειμμα των τροποποιημένων μεμβρανών. Για παράδειγμα, το 4.4 είναι το γράφημα της επίδρασης της προσθήκης γλουταραλδεΰδης στην αντοχή εφελκυσμού και την επιμήκυνση στο διάλειμμα της ταινίας. Με την αύξηση της προσθήκης γλουταραλδεΰδης, η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση σε διάλειμμα των ταινιών HPMC αυξήθηκαν πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκαν. η τάση του. Δεδομένου ότι η διασταυρούμενη σύνδεση της γλουταραλδεΰδης και της κυτταρίνης ανήκει στην διασταύρωση της αιθεροποίησης, μετά την προσθήκη γλουταραλδεΰδης στην μεμβράνη HPMC, οι δύο ομάδες αλδεΰδης στις μεμβράνες γλουταραλανδίας και στις ομάδες υδροξυλίου στο μόριο HPMC υποβλήθηκαν σε μια διασταυρούμενη αντίδραση για να σχηματίσουν δεσμούς αιθέρας, αυξάνονται οι μηχανικές ιδιότητες των μηχανικών των HPMC. Με τη συνεχή προσθήκη γλουταραλδεΰδης, η πυκνότητα σταυρωτής σύνδεσης στο διάλυμα αυξάνεται, γεγονός που περιορίζει τη σχετική ολίσθηση μεταξύ των μορίων [76]. Από το Σχήμα 4.4, η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC δείχνει ότι όταν η προσθήκη γλουταραλδεΰδης είναι 0,25%, το φαινόμενο διασύνδεσης είναι καλύτερη και οι μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC είναι καλύτερες.
4.3.5 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC
Η ελαφριά μετάδοση και η ομίχλη είναι δύο πολύ σημαντικές παραμέτρους οπτικής απόδοσης των φιλμ συσκευασίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η μετάδοση, τόσο καλύτερη είναι η διαφάνεια της ταινίας. Η ομίχλη, επίσης γνωστή ως θολερότητα, υποδεικνύει τον βαθμό αδιαμφισβήτητης της ταινίας, και όσο μεγαλύτερη είναι η ομίχλη, τόσο χειρότερη είναι η σαφήνεια της ταινίας. Το Σχήμα 4.5 είναι η καμπύλη επιρροής της προσθήκης γλουταραλδεΰδης στις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της προσθήκης γλουταραλδεΰδης, η μετάδοση φωτός αρχικά αυξάνεται αργά, στη συνέχεια αυξάνεται γρήγορα και στη συνέχεια μειώνεται αργά. Η θολότητα μειώθηκε για πρώτη φορά και στη συνέχεια αυξήθηκε. Όταν η προσθήκη γλουταραλδεΰδης ήταν 0,25%, η μετάδοση του μεμβράνης HPMC έφτασε στη μέγιστη τιμή 93%και η ομίχλη έφτασε στην ελάχιστη τιμή 13%. Αυτή τη στιγμή, η οπτική απόδοση ήταν καλύτερη. Ο λόγος για την αύξηση των οπτικών ιδιοτήτων είναι η αντίδραση σταυρωτής σύνδεσης μεταξύ των μορίων γλουταραλδεΰδης και της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης και η διαμοριακή διάταξη είναι πιο συμπαγής και ομοιόμορφη, η οποία αυξάνει τις οπτικές ιδιότητες των μεμβρανών HPMC [77-79]. Όταν ο παράγοντας διασταυρούμενης σύνδεσης είναι υπερβολικός, οι θέσεις σταυρωτής σύνδεσης είναι υπερκορεσμένες, η σχετική ολίσθηση μεταξύ των μορίων του συστήματος είναι δύσκολη και το φαινόμενο του πηκτώματος είναι εύκολο να συμβεί. Επομένως, οι οπτικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC μειώνονται [80].
Εικ.4.5 Η επίδραση της γλουταραλδεΰδης στην οπτική ιδιότητα των ταινιών HPMC
4.4 Τμήματα αυτού του κεφαλαίου
Μέσα από την παραπάνω ανάλυση, συνάγονται τα ακόλουθα συμπεράσματα:
1) Το υπέρυθρο φάσμα της μεμβράνης HPMC που διασχίζει τη γλουταραλδεΰδη δείχνει ότι η μεμβράνη γλουταραλδεΰδης και HPMC υφίσταται μια αντίδραση σταυρωτής σύνδεσης.
2) Είναι πιο κατάλληλο να προσθέσετε γλουταραλδεΰδη στην περιοχή 0,25% έως 0,44%. Όταν η προσθήκη ποσότητας γλουταραλδεΰδης είναι 0,25%, οι ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες και οι οπτικές ιδιότητες της μεμβράνης HPMC είναι καλύτερες. Μετά τη διασταυρούμενη σύνδεση, η υδατοδιαλυτότητα του μεμβράνης HPMC παρατείνεται και η υδατοδιαλυτότητα μειώνεται. Όταν η προσθήκη ποσότητας γλουταραλδεΰδης είναι 0,44%, ο χρόνος διαλυτότητας υδατοδιαλυτότητας φτάνει περίπου 135 λεπτά.
Κεφάλαιο 5 Φυσικό αντιοξειδωτικό φιλμ HPMC υδατοδιαλυτής συσκευασίας
5.1 Εισαγωγή
Προκειμένου να επεκταθεί η εφαρμογή της μεμβράνης υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης στη συσκευασία τροφίμων, αυτό το κεφάλαιο χρησιμοποιεί αντιοξειδωτικό φύλλων μπαμπού (AOB) ως φυσικό αντιοξειδωτικό πρόσθετο και χρησιμοποιεί μέθοδο σχηματισμού μεμβράνης διαλύματος για την παρασκευή φυσικών αντιοξειδωτικών φύλλων με διαφορετικά κλασμάκια μάζας. Αντιοξειδωτική φιλμ HPMC υδατοδιαλυτής συσκευασίας, μελετήστε τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες, την υδατοδιαλυτότητα, τις μηχανικές ιδιότητες και τις οπτικές ιδιότητες της μεμβράνης και αποτελούν τη βάση για την εφαρμογή της στα συστήματα συσκευασίας τροφίμων.
5.2 πειραματικό μέρος
5.2.1 Πειραματικά υλικά και πειραματικά όργανα
Καρτέλα.5.1 Πειραματικά υλικά και προδιαγραφές
Καρτέλα.5.2 Πειραματική συσκευή και προδιαγραφές
5.2.2 Προετοιμασία δείγματος
Προετοιμασία υδατοδιαλυτών υδατοδιαλυτών υδατοδιαλυτών μεθυλοκυτταρίνης με διαφορετικές ποσότητες αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού με ορισμένη προσφορά (0%, 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0.07% 0,09%) αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού στο διάλυμα σχηματισμού μεμβράνης κυτταρίνης και συνεχίστε να ανακατεύετε
Για να είναι πλήρως αναμεμειγμένο, αφήστε να σταθεί σε θερμοκρασία δωματίου για 3-5 λεπτά (defoaming) για να προετοιμάσετε διαλύματα σχηματισμού φιλμ HPMC που περιέχουν διαφορετικά κλάσματα μάζας αντιοξειδωτικών φύλλων μπαμπού. Στεγνώστε σε φούρνο ξήρανσης και βάλτε το σε φούρνο ξήρανσης για μεταγενέστερη χρήση μετά το ξεφλούδισμα της ταινίας. Η παρασκευασμένη υδατοδιαλυτή μεθυλοκυτταρίνη μεθυλοκυτταρίνη υδροξυπροπυλίου μεθυλοκυτταρίνη που προστίθεται με αντιοξειδωτικό φύλλο μπαμπού αναφέρεται ως ταινία AOB/HPMC για σύντομο χρονικό διάστημα.
5.2.3 Χαρακτηρισμός και δοκιμή απόδοσης
5.2.3.1 Ανάλυση υπέρυθρης απορρόφησης (FT-IR)
Τα φάσματα απορρόφησης υπερύθρων των μεμβράνων HPMC μετρήθηκαν σε λειτουργία ATR χρησιμοποιώντας φασματόμετρο υπέρυθρου μετασχηματισμού Nicolet 5700 Fourier που παράγεται από τη Thermoelectric Corporation.
5.2.3.2 Μέτρηση περίθλασης ακτίνων Χ ευρείας γωνίας (XRD): Ίδιο με το 2.2.3.1
5.2.3.3 Προσδιορισμός αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων
Προκειμένου να μετρηθούν οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες των παρασκευασμένων μεμβρανών HPMC και των ταινιών AOB/HPMC, σε αυτό το πείραμα χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος καθαρισμού ελεύθερων ριζών DPPH.
Παρασκευή διαλύματος DPPH: Υπό συνθήκες σκίασης, διαλύστε 2 mg DPPH σε 40 ml διαλύτη αιθανόλης και Sonicate για 5 λεπτά για να γίνει η λύση ομοιόμορφη. Αποθηκεύστε στο ψυγείο (4 ° C) για μεταγενέστερη χρήση.
Αναφερόμενος στην πειραματική μέθοδο του Zhong Yuansheng [81], με ελαφρά τροποποίηση, τη μέτρηση της τιμής A0: πάρτε 2 ml διαλύματος DPPH σε δοκιμαστικό σωλήνα, στη συνέχεια προσθέστε 1 ml αποσταγμένου νερού για να ανακινήσετε πλήρως και να αναμίξετε την τιμή Α (519NM) με φασματοφωτόμετρο UV. είναι a0. Μέτρηση μιας τιμής: Προσθέστε 2 ml διαλύματος DPPH σε δοκιμαστικό σωλήνα και στη συνέχεια προσθέστε 1 ml διαλύματος λεπτού φιλμ HPMC για να αναμίξετε προσεκτικά, μετρήστε μια τιμή με φασματοφωτόμετρο UV, πάρτε νερό ως κενό έλεγχο και τρία παράλληλα δεδομένα για κάθε ομάδα. Η μέθοδος υπολογισμού του ρυθμού καθαρισμού DPPH ελεύθερων ριζών αναφέρεται στον ακόλουθο τύπο,
Στον τύπο: Α είναι η απορρόφηση του δείγματος. Το A0 είναι ο κενός έλεγχος
5.2.3.4 Προσδιορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων: ίδιο με το 2.2.3.2
5.2.3.5 Προσδιορισμός οπτικών ιδιοτήτων
Οι οπτικές ιδιότητες είναι σημαντικοί δείκτες της διαφάνειας των φιλμ συσκευασίας, που περιλαμβάνουν κυρίως τη μετάδοση και την ομίχλη της ταινίας. Η μετάδοση και η ομίχλη των μεμβράνων μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας δοκιμαστή θολής. Η μετάδοση φωτός και η ομίχλη των μεμβρανών μετρήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου (25 ° C και 50% RH) σε δείγματα δοκιμής με καθαρές επιφάνειες και χωρίς πτυχές.
5.2.3.6 Προσδιορισμός της υδατοδιαλυτότητας
Κόψτε μια μεμβράνη 30 mm × 30mm με πάχος περίπου 45μm, προσθέστε 100ml νερού σε ένα ποτήρι 200ml, τοποθετήστε την ταινία στο κέντρο της επιφάνειας του νερού και μετρήστε το χρόνο για να εξαφανιστεί εντελώς η ταινία. Εάν η μεμβράνη κολλήσει στον τοίχο του ποτήρι, πρέπει να μετρηθεί και πάλι και το αποτέλεσμα λαμβάνεται ως ο μέσος όρος 3 φορές, η μονάδα είναι ελάχιστη.
5.2.4 Επεξεργασία δεδομένων
Τα πειραματικά δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Excel και γράφτηκαν από το λογισμικό προέλευσης.
5.3 Αποτελέσματα και ανάλυση
5.3.1 FT-IR Ανάλυση
Εικ.
Στα οργανικά μόρια, τα άτομα που σχηματίζουν χημικούς δεσμούς ή λειτουργικές ομάδες βρίσκονται σε κατάσταση σταθερής δόνησης. Όταν τα οργανικά μόρια ακτινοβολούνται με υπέρυθρο φως, οι χημικοί δεσμοί ή οι λειτουργικές ομάδες στα μόρια μπορούν να απορροφήσουν δονήσεις, έτσι ώστε να μπορούν να ληφθούν πληροφορίες για τους χημικούς δεσμούς ή λειτουργικές ομάδες στο μόριο. Το σχήμα 5.1 δείχνει τα φάσματα FTIR της ταινίας HPMC και της ταινίας AOB/HPMC. Από το Σχήμα 5, μπορεί να φανεί ότι η χαρακτηριστική σκελετική δόνηση της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης συγκεντρώνεται κυρίως σε 2600 ~ 3700 cm-1 και 750 ~ 1700 cm-1. Η ισχυρή συχνότητα κραδασμών στην περιοχή 950-1250 cm-1 είναι κυρίως η χαρακτηριστική περιοχή του co σκελετού που εκτείνεται δόνηση. Η ζώνη απορρόφησης της μεμβράνης HPMC κοντά στα 3418 cm-1 προκαλείται από τη δόνηση τεντώματος του δεσμού ΟΗ και η κορυφή απορρόφησης της υδροξυλομάδας στην ομάδα υδροξυπροποξυ σε 1657 cm-1 προκαλείται από τη δόνηση του πλαισίου [82]. Οι κορυφές απορρόφησης στα 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 και 945cm-1 κανονικοποιήθηκαν σε ασύμμετρες, συμμετρικές δονήσεις παραμόρφωσης, δονήσεις κάμψης σε επίπεδο και εκτός επιπέδου που ανήκουν σε -Ch3 [83]. Το HPMC τροποποιήθηκε με AOB. Με την προσθήκη του AOB, η θέση κάθε χαρακτηριστικής κορυφής του AOB/HPMC δεν μετατοπίστηκε, υποδεικνύοντας ότι η προσθήκη του AOB δεν κατέστρεψε τις ομάδες της ίδιας της HPMC. Η δόνηση τεντώματος του δεσμού ΟΗ στη ζώνη απορρόφησης της μεμβράνης AOB/HPMC κοντά 3418 cm-1 αποδυναμώνεται και η μεταβολή του σχήματος αιχμής προκαλείται κυρίως από την αλλαγή των γειτονικών ζωνών μεθυλο και μεθυλενίου λόγω της επαγωγής του δεσμού υδρογόνου. 12], μπορεί να φανεί ότι η προσθήκη του AOB έχει επίδραση στους διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου.
5.3.2 Ανάλυση XRD
Εικ.5.2 XRD των HPMC και AOB/
Εικ.5.2 XRD ταινιών HPMC και AOB/HPMC
Η κρυσταλλική κατάσταση των μεμβράνων αναλύθηκε με περίθλαση ακτίνων Χ ευρείας γωνίας. Το σχήμα 5.2 δείχνει τα μοτίβα XRD των ταινιών HPMC και των ταινιών AAOB/HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι η μεμβράνη HPMC έχει 2 κορυφές περίθλασης (9,5 °, 20,4 °). Με την προσθήκη του AOB, οι κορυφές περίθλασης περίπου 9,5 ° και 20,4 ° αποδυναμώνουν σημαντικά, υποδεικνύοντας ότι τα μόρια της μεμβράνης AOB/HPMC είναι διατεταγμένα με κανονικό τρόπο. Η ικανότητα μειώθηκε, υποδεικνύοντας ότι η προσθήκη του AOB διέκοψε τη διάταξη της μοριακής αλυσίδας υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης, κατέστρεψε την αρχική κρυσταλλική δομή του μορίου και μείωσε την τακτική διάταξη της υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης.
5.3.3 Αντιοξειδωτικές ιδιότητες
Προκειμένου να διερευνηθεί η επίδραση διαφορετικών προσθηκών AOB στην αντίσταση οξείδωσης των μεμβράνων AOB/HPMC, οι μεμβράνες με διαφορετικές προσθήκες AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%). Η επίδραση του ρυθμού καθαρισμού της βάσης, τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 5.3.
Εικ.5.3 Η επίδραση των ταινιών HPMC κάτω
Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 5.3 ότι η προσθήκη του αντιοξειδωτικού AOB βελτίωσε σημαντικά τον ρυθμό καθαρισμού των ριζών DPPH με μεμβράνες HPMC, δηλαδή οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες των μεμβρανών βελτιώθηκαν και με την αύξηση της προσθήκης AOB, η σάρωση των ριζών DPPH αυξήθηκε πρώτα και στη συνέχεια μειώθηκε σταδιακά. Όταν η ποσότητα προσθήκης AOB είναι 0,03%, η μεμβράνη AOB/HPMC έχει την καλύτερη επίδραση στον ρυθμό καθαρισμού των ελεύθερων ριζών DPPH και το ποσοστό καθαρισμού για τις ελεύθερες ρίζες DPPH φθάνει το 89,34%, δηλαδή η ταινία AOB/HPMC έχει την καλύτερη απόδοση κατά της οξείδωσης αυτή τη στιγμή. Όταν το περιεχόμενο AOB ήταν 0,05% και 0,07%, ο ρυθμός καθαρισμού DPPH ελεύθερων ριζών της μεμβράνης AOB/HPMC ήταν υψηλότερος από εκείνον της ομάδας 0,01%, αλλά σημαντικά χαμηλότερη από αυτή της ομάδας 0,03%. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε υπερβολικά φυσικά αντιοξειδωτικά, η προσθήκη του AOB οδήγησε στη συσσωμάτωση μορίων AOB και ανομοιογενή κατανομή στην ταινία, επηρεάζοντας έτσι την επίδραση της αντιοξειδωτικής επίδρασης των ταινιών AOB/HPMC. Μπορεί να φανεί ότι η ταινία AOB/HPMC που παρασκευάζεται στο πείραμα έχει καλή απόδοση κατά της οξείδωσης. Όταν η ποσότητα προσθήκης είναι 0,03%, η απόδοση κατά της οξείδωσης της μεμβράνης AOB/HPMC είναι η ισχυρότερη.
5.3.4 Υδατική διαλυτότητα
Από το Σχήμα 5.4, η επίδραση των αντιοξειδωτικών του φύλλου μπαμπού στην υδατοδιαλυτότητα των μεμβρανών υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνης, μπορεί να φανεί ότι διαφορετικές προσθήκες AOB έχουν σημαντική επίδραση στις υδατοδιαλυτότητες των μεμβράνων HPMC. Μετά την προσθήκη του AOB, με την αύξηση της ποσότητας του AOB, ο υδατοδιαλυτός χρόνος της μεμβράνης ήταν μικρότερος, υποδεικνύοντας ότι η υδατοδιαλυτότητα της ταινίας AOB/HPMC ήταν καλύτερη. Δηλαδή, η προσθήκη του AOB βελτιώνει την υδατοδιαλυτότητα AOB/HPMC της μεμβράνης. Από την προηγούμενη ανάλυση XRD, μπορεί να φανεί ότι μετά την προσθήκη του AOB, η κρυσταλλικότητα της μεμβράνης AOB/HPMC μειώνεται και η δύναμη μεταξύ των μοριακών αλυσίδων εξασθενεί, γεγονός που διευκολύνει τα μόρια νερού να εισέλθουν στην ταινία AOB/HPMC, έτσι ώστε η μεμβράνη AOB/HPMC να βελτιώνεται σε κάποιο βαθμό. Υδατική διαλυτότητα της μεμβράνης.
Εικ.5.4 Η επίδραση του AOB σε υδατοδιαλυτό των ταινιών HPMC
5.3.5 Μηχανικές ιδιότητες
Εικ.
Η εφαρμογή υλικών λεπτού φιλμ είναι ολοένα και πιο εκτεταμένη και οι μηχανικές του ιδιότητες έχουν μεγάλη επίδραση στη συμπεριφορά των υπηρεσιών των συστημάτων που βασίζονται σε μεμβράνες, η οποία έχει γίνει ένα σημαντικό ερευνητικό hotspot. Το σχήμα 5.5 δείχνει την αντοχή εφελκυσμού και την επιμήκυνση στις καμπύλες διακοπής των ταινιών AOB/HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι οι διαφορετικές προσθήκες AOB έχουν σημαντικές επιδράσεις στις μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων. Μετά την προσθήκη AOB, με την αύξηση της προσθήκης AOB, AOB/HPMC. Η αντοχή εφελκυσμού της μεμβράνης έδειξε μια πτωτική τάση, ενώ η επιμήκυνση κατά τη διάλειμμα έδειξε μια τάση πρώτης αύξησης και στη συνέχεια μειώνεται. Όταν το περιεχόμενο AOB ήταν 0,01%, η επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης έφθασε σε μέγιστη τιμή περίπου 45%. Η επίδραση του AOB στις μηχανικές ιδιότητες των ταινιών HPMC είναι προφανής. Από την ανάλυση XRD, μπορεί να φανεί ότι η προσθήκη αντιοξειδωτικού AOB μειώνει την κρυσταλλικότητα της μεμβράνης AOB/HPMC, μειώνοντας έτσι την αντοχή εφελκυσμού της ταινίας AOB/HPMC. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα αυξάνεται για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώνεται, επειδή το AOB έχει καλή υδατοδιαλυτότητα και συμβατότητα και είναι μια μικρή μοριακή ουσία. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συμβατότητας με την HPMC, η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων εξασθενίζεται και η μεμβράνη μαλακώνει. Η άκαμπτη δομή κάνει την ταινία AOB/HPMC μαλακή και η επιμήκυνση σε διάλειμμα της ταινίας αυξάνεται. Καθώς το AOB συνεχίζει να αυξάνεται, η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης AOB/HPMC μειώνεται, επειδή τα μόρια AOB στην ταινία AOB/HPMC καθιστούν το macromoles το χάσμα μεταξύ των αλυσίδων αυξάνεται και δεν υπάρχει σημείο παραμονής μεταξύ των μακρομορίων, και η ταινία είναι εύκολο να σπάσει η μεμβράνη, έτσι ώστε να σπάσει το χάσμα/hps/hps. μειώνεται.
5.3.6 Οπτικές ιδιότητες
Εικ.5.6 Η επίδραση του AOB στην οπτική ιδιότητα των ταινιών HPMC
Το σχήμα 5.6 είναι ένα γράφημα που δείχνει την αλλαγή στη μετάδοση και την ομίχλη των ταινιών AOB/HPMC. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι με την αύξηση της προστιθέμενης ποσότητας AOB, η μετάδοση του μεμβράματος AOB/HPMC μειώνεται και η ομίχλη αυξάνεται. Όταν το περιεχόμενο AOB δεν υπερβαίνει το 0,05%, τα ποσοστά μεταβολής της μετάδοσης φωτός και η ομίχλη των ταινιών AOB/HPMC ήταν αργές. Όταν το περιεχόμενο AOB υπερέβη το 0,05%, τα ποσοστά μεταβολής της μετάδοσης φωτός και της ομίχλη επιταχύνθηκαν. Επομένως, η ποσότητα του AOB που προστέθηκε δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,05%.
5.4 Τμήματα αυτού του κεφαλαίου
Λαμβάνοντας το αντιοξειδωτικό φύλλο μπαμπού (AOB) ως φυσικό αντιοξειδωτικό και υδροξυπροπυλο μεθυλοκυτταρίνη (HPMC) ως μήτρα σχηματισμού μεμβράνης, ένας νέος τύπος φυσικής αντιοξειδωτικής μεμβράνης συσκευασίας παρασκευάστηκε με τη μέθοδο ανάμειξης διαλύματος και χύτευσης φιλμ. Η υδατοδιαλυτή φιλμ συσκευασίας AOB/HPMC που παρασκευάζεται σε αυτό το πείραμα έχει τις λειτουργικές ιδιότητες της αντι-οξείδωσης. Η μεμβράνη AOB/HPMC με 0,03% AOB έχει ποσοστό καθαρισμού περίπου 89% για τις ελεύθερες ρίζες DPPH και η απόδοση καθαρισμού είναι η καλύτερη, η οποία είναι καλύτερη από αυτή χωρίς AOB. Η ταινία HPMC στο 61% βελτιώθηκε. Η υδατοδιαλυτότητα βελτιώνεται επίσης σημαντικά και οι μηχανικές ιδιότητες και οι οπτικές ιδιότητες μειώνονται. Η βελτιωμένη αντοχή στην οξείδωση των υλικών φιλμ AOB/HPMC έχει επεκτείνει την εφαρμογή της στη συσκευασία τροφίμων.
Κεφάλαιο VI Συμπέρασμα
1) Με την αύξηση της συγκέντρωσης διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC, οι μηχανικές ιδιότητες της μεμβράνης αυξήθηκαν για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκαν. Όταν η συγκέντρωση διαλύματος σχηματισμού μεμβράνης HPMC ήταν 5%, οι μηχανικές ιδιότητες της μεμβράνης HPMC ήταν καλύτερες και η αντοχή εφελκυσμού ήταν 116MPa. Η επιμήκυνση στο διάλειμμα είναι περίπου 31%. Οι οπτικές ιδιότητες και η μείωση της διαλυτότητας του υδατοδιαλυτού.
2) Με την αύξηση της θερμοκρασίας σχηματισμού μεμβράνης, οι μηχανικές ιδιότητες των μεμβρανών αυξήθηκαν για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκαν, οι οπτικές ιδιότητες βελτιώθηκαν και η υδατοδιαλυτότητα μειώθηκε. Όταν η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης είναι 50 ° C, η συνολική απόδοση είναι καλύτερη, η αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 116MPa, η μετάδοση φωτός είναι περίπου 90%και ο χρόνος διάλυσης νερού είναι περίπου 55 λεπτά, οπότε η θερμοκρασία σχηματισμού μεμβράνης είναι πιο κατάλληλη στους 50 ° C.
3) Χρησιμοποιώντας πλαστικοποιητές για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των ταινιών HPMC, με την προσθήκη γλυκερόλης, η επιμήκυνση σε διάλειμμα των ταινιών HPMC αυξήθηκε σημαντικά, ενώ η αντοχή σε εφελκυσμό μειώθηκε. Όταν η ποσότητα της γλυκερόλης προστέθηκε ήταν μεταξύ 0,15%και 0,25%, η επιμήκυνση σε διάλειμμα της μεμβράνης HPMC ήταν περίπου 50%και η αντοχή εφελκυσμού ήταν περίπου 60mPa.
4) Με την προσθήκη σορβιτόλης, η επιμήκυνση στο διάλειμμα της μεμβράνης αυξάνεται πρώτα και στη συνέχεια μειώνεται. Όταν η προσθήκη σορβιτόλης είναι περίπου 0,15%, η επιμήκυνση κατά το διάλειμμα φτάνει το 45% και η αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 55MPa.
5) Η προσθήκη δύο πλαστικοποιητών, της γλυκερόλης και της σορβιτόλης, μείωσε τις οπτικές ιδιότητες και την υδατοδιαλυτότητα των μεμβράνων HPMC και η μείωση δεν ήταν μεγάλη. Συγκρίνοντας την επίδραση πλαστικοποίησης των δύο πλαστικοποιητών στις μεμβράνες HPMC, μπορεί να φανεί ότι το πλαστικοποιητικό αποτέλεσμα της γλυκερόλης είναι καλύτερη από αυτή της σορβιτόλης.
6) Μέσω της φασματοσκοπίας απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας (FTIR) και της ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ ευρείας γωνίας, η διασταυρούμενη σύνδεση της γλουταραλδεΰδης και της HPMC και η κρυσταλλικότητα μετά τη διασταύρωση μελετήθηκαν. Με την προσθήκη του πράκτορα διασύνδεσης γλουταραλδεΰδης, η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση σε διάλειμμα των προετοιμασμένων ταινιών HPMC αυξήθηκαν για πρώτη φορά και στη συνέχεια μειώθηκαν. Όταν η προσθήκη γλουταραλδεΰδης είναι 0,25%, οι ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες των μεμβράνων HPMC είναι καλύτερες. Μετά τη διασταυρούμενη σύνδεση, ο χρόνος διαλυτότητας του νερού παρατείνεται και η διαλυτότητα του νερού μειώνεται. Όταν η προσθήκη της γλουταραλδεΰδης είναι 0,44%, ο χρόνος διαλυτότητας νερού φθάνει περίπου τα 135 λεπτά.
7) Προσθέτοντας μια κατάλληλη ποσότητα φυσικού αντιοξειδωτικού AOB στο διάλυμα μεμβράνης της μεμβράνης HPMC, το παρασκευασμένο φιλμ συσκευασίας AOB/HPMC έχει τις λειτουργικές ιδιότητες της αντι-οξείδωσης. Η μεμβράνη AOB/HPMC με 0,03% AOB πρόσθεσε 0,03% AOB για να καθαρίσει τις ελεύθερες ρίζες DPPH, ο ρυθμός απομάκρυνσης είναι περίπου 89% και η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης είναι η καλύτερη, η οποία είναι 61% υψηλότερη από αυτή της μεμβράνης HPMC χωρίς AOB. Η υδατοδιαλυτότητα βελτιώνεται επίσης σημαντικά και οι μηχανικές ιδιότητες και οι οπτικές ιδιότητες μειώνονται. Όταν η ποσότητα προσθήκης 0,03% AOB, η επίδραση κατά της οξείδωσης της μεμβράνης είναι καλή και η βελτίωση της απόδοσης κατά της οξείδωσης της ταινίας AOB/HPMC επεκτείνει την εφαρμογή αυτού του υλικού συσκευασίας σε συσκευασίες τροφίμων.
Χρόνος δημοσίευσης: Σεπ-29-2022