Hydroksipropyylimetyyliselluloosan valmistus ja ominaisuudet

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa(HPMC) on luonnollinen polymeerimateriaali, jolla on runsaasti resursseja, uusiutuvia ja hyvää veden liukoisuutta ja kalvojen muodostavia ominaisuuksia. Se on ihanteellinen raaka-aine vesiliukoisten pakkauskalvojen valmistukseen.

Vesiliukoinen pakkauselokuva on uuden tyyppinen vihreä pakkausmateriaali, joka on saanut laajaa huomiota Euroopassa ja Yhdysvalloissa ja muissa maissa. Se ei ole vain turvallista ja kätevää käyttää, vaan myös ratkaisee jätteiden hävittämisen pakkausongelman. Tällä hetkellä vesiliukoiset kalvot käyttävät pääasiassa öljypohjaisia ​​materiaaleja, kuten polyvinyylialkoholia ja polyeteenioksidia raaka-aineina. Petroleum on uusiutumaton resurssi, ja laajamittainen käyttö aiheuttaa resurssipulaa. Raaka-aineina on myös vesiliukoisia kalvoja käyttämällä luonnollisia aineita, kuten tärkkelystä ja proteiinia, mutta näillä vesiliukoisilla kalvoilla on huonot mekaaniset ominaisuudet. Tässä artikkelissa valmistettiin uuden tyyppinen vesiliukoinen pakkauskalvo liuosvaluukalokalvomuodostusmenetelmällä käyttämällä raaka-aineena hydroksipropyylimetyyliselluloosia. HPMC-kalvojen muodostavan nesteen ja kalvonmuodostuslämpötilan pitoisuuden vaikutuksia HPMC-vesiliukoisten pakkauskalvojen vetolujuuteen, pidentymiseen tauolla, valon läpäisy ja veden liukoisuus. Käytettiin glyserolia, sorbitolia ja glutaraldehydiä edelleen parantamaan HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon suorituskykyä. Lopuksi, jotta voidaan laajentaa HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon levitystä elintarvikepakkauksissa, käytettiin bambu-lehtien antioksidanttia (AOB) HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon antioksidanttiominaisuuksien parantamiseksi. Tärkeimmät havainnot ovat seuraavat:

(1) HPMC -konsentraation lisääntyessä vetolujuus ja pidentyminen HPMC -kalvojen tauolla lisääntyivät, kun taas valon läpäisevyys laski. Kun HPMC -pitoisuus on 5% ja kalvon muodostumislämpötila on 50 ° C, HPMC -kalvon kattavat ominaisuudet ovat parempia. Tällä hetkellä vetolujuus on noin 116mPa, tauon venymä on noin 31%, valon läpäisy on 90%ja veden syöttämisaika on 55 minuuttia.

(2) Pleknerit Glyseroli ja sorbitoli paransivat HPMC -kalvojen mekaanisia ominaisuuksia, jotka lisäsivät merkittävästi niiden pidentymistä tauon aikana. Kun glyserolin pitoisuus on välillä 0,05-0,25%, vaikutus on paras, ja HPMC: n vesiliukoisen pakkauskalvon taukoa pitkittyminen saavuttaa noin 50%; Kun sorbitolin pitoisuus on 0,15%, tauon pidentyminen nousee noin 45%: iin. Sen jälkeen kun HPMC-vesiliukoinen pakkauskalvo on modifioitu glyserolilla ja sorbitolilla, vetolujuus ja optiset ominaisuudet vähenivät, mutta lasku ei ollut merkitsevä.

(3) Glutaraldehydi-ristikkäisen HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon infrapunaspektroskopia (FTIR) osoitti, että glutaraldehydi oli silloitettu kalvoon vähentäen HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon vesiliukoisuutta. Kun glutaraldehydin lisääminen oli 0,25%, kalvojen mekaaniset ominaisuudet ja optiset ominaisuudet saavuttivat optimaalisen. Kun glutaraldehydin lisääminen oli 0,44%, veden syöttämisaika saavutti 135 min.

(4) Asianmukaisen määrän AOB: n lisääminen HPMC-vesiliukoiseen pakkauskalvokalvomuodostusratkaisuun voi parantaa kalvon antioksidanttiominaisuuksia. Kun lisättiin 0,03% AOB: ta, AOB/HPMC -kalvon poistoaste oli noin 89% DPPH -vapaiden radikaalien suhteen, ja poistotehokkuus oli paras, mikä oli 61% korkeampi kuin HPMC -kalvo ilman AOB: ta, ja vesiliukoisuus myös parantui merkittävästi.

Avainsanat: vesiliukoinen pakkauselokuva; Hydroksipropyylimetyyliselluloosa; pehmitin; silloitusaine; antioksidantti.

Sisällysluettelo

Yhteenveto…………………………………………. ……………………………………………… ……………………………………… .i

Tiivistelmä ……………………………………………… ……………………………………………… …………………………… II

Sisällysluettelo…………………………………………. ……………………………………………… ………………………… I

Ensimmäinen luku Johdanto ………………………………………. ……………………………………………… …………… ..1

1.1water-liukoinen kalvo ……………………………………………… ………………………………………………………………… .1

1.1.1polyvinyylialkoholi (PVA) vesiliukoinen kalvo ………………………………………… ……………… 1

1.1.2polyetyleenioksidi (PEO) vesiliukoinen kalvo ………………………………………… ………… ..2

1.1.3-osakepohjainen vesiliukoinen kalvo ………………………………………… …………………………………… .2

1.1.4 Proteiinipohjaiset vesiliukoiset kalvot ………………………………………… ……………………………… .2

1.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosa …………………………………………… .. …………………………………… 3

1.2.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan rakenne ………………………………………… …………… .3

1.2.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan veden liukoisuus …………………………………………………… 4

1.2.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan kalvonmuodostusominaisuudet ……………………………………… .4

1.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon plastisointimodifikaatio ……………………………… ..4

1.4 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon silloitusmodifikaatio ……………………………… .5

1.5 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon antioksidatiiviset ominaisuudet …………………………………. 5

1.6 Aiheen ehdotus ……………………………………………………………. ………………………………………… .7.

1.7 Tutkimussisältö ………………………………………… …………………………………………………………………………… ..7

Luku 2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoisen pakkauskalvon valmistus ja ominaisuudet ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .8

2.1 Johdanto ………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………. 8

2.2 Kokeellinen osa ……………………………………………………………. ………………………………………… .8

2.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit ……………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Näytteen valmistelu ………………………………………… ……………………………………………………… ..9

2.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus ……………………………………… .. ……………………… .9

2.2.4 Tietojenkäsittely …………………………………………. ……………………………………………… ……………… 10

2.3 Tulokset ja keskustelu ………………………………………… …………………………………………………… 10

2.3.1 Kalvonmuodostusliuospitoisuuden vaikutus HPMC-ohutkalvoihin ………………………… .. …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 10

2.3.2 Kalvonmuodostuslämpötilan vaikutus HPMC -ohutkalvoihin ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .13

2.4 Luku Yhteenveto ………………………………………… ……………………………………… .. 16

LUKU 3 Pehmittimien vaikutukset HPMC: n vesiliukoisiin pakkauskalvoihin …………………………………………………………………… ..17

3.1 Johdanto …………………………………………………………… ……………………………………………… 17

3.2 Kokeellinen osa ……………………………………………… ……………………………………………………… ..17

3.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit ………………………………………… …………………………… 17

3.2.2 Näytteen valmistelu ………………………………………… …………………………… 18

3.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus ……………………………………… .. …………………… .18

3.2.4 Tietojenkäsittely ………………………………………………………. ……………………………………… ..19

3.3 Tulokset ja keskustelu ………………………………………… ……………………………………… 19

3.3.1 Glyserolin ja sorbitolin vaikutus HPMC -ohutkalvojen infrapuna -absorptiospektriin …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.3.2 Glyserolin ja sorbitolin vaikutus HPMC -ohutkalvojen XRD -kuvioihin …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.3.3 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -ohutkalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin ...

3.3.4 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.3.5 Glyserolin ja sorbitolin vaikutus HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen ………. 23

3.4 Luku Yhteenveto ………………………………………… ………………………………………………… ..24

Luku 4 silloitusaineiden vaikutukset HPMC-vesiliukoisiin pakkauskalvoihin ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

4.1 Johdanto …………………………………………………………… …………………………………………. 25

4.2 Kokeellinen osa ……………………………………………… ………………………………………… 25

4.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit ………………………………………… …………… 25

4.2.2 Näytteen valmistelu ………………………………………… ……………………………………… ..26

4.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus ……………………………………… .. ………… .26

4.2.4 Tietojenkäsittely ……………………………………………………………. ……………………………………… ..26

4.3 Tulokset ja keskustelu ……………………………………………………………………………………………………… 27

4.3.1 Glutaraldehydi-ristikkäisten HPMC-ohutkalvojen infrapuna-absorptiospektri …………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.3.2 Glutaraldehydin silloitettujen HPMC-ohutkalvojen XRD-kuviot ………………………… ..27

4.3.3 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen ………………… ..28

4.3.4 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -ohutkalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin… 29

4.3.5 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin ………………… 29

4.4 Luku Yhteenveto ………………………………………… ……………………………………… .. 30

Luku 5 Luonnollinen antioksidantti HPMC-vesiliukoinen pakkauskalvo ………………………… ..31

5.1 Johdanto …………………………………………………………… …………………………………………………… 31

5.2 Kokeellinen osa ……………………………………………… …………………………………………………… 31

5.2.1 Kokeelliset materiaalit ja kokeelliset välineet ……………………………………………… 31

5.2.2 Näytteen valmistelu ………………………………………… …………………………………………………… .32

5.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus ……………………………………… .. ……………………… 32

5.2.4 Tietojenkäsittely ………………………………………………………. …………………………………………………… 33

5.3 Tulokset ja analyysi ………………………………………… ……………………………………………………………… .33

5.3.1 FT-IR-analyysi ………………………………………… ……………………………………………………………… 33

5.3.2 XRD -analyysi ………………………………………… ……………………………………………………… ..34

5.3.3 Antioksidanttiominaisuudet ………………………………………… ……………………………………………… 34

5.3.4 Veden liukoisuus ………………………………………… ………………………………………………

5.3.5 Mekaaniset ominaisuudet ………………………………………… ……………………………………………… ..36

5.3.6 Optinen suorituskyky …………………………………………………

5.4 Luku Yhteenveto ………………………………………… …………………………………………………… .37

Luku 6 Johtopäätös ……………………………………………………………. …………………………………… ..39

Viitteet ………………………………………… ……………………………………………… …………………………… 40

Tutkimustulokset tutkintotutkimuksissa ………………………………………… ………………………… ..44

Kiitokset ……………………………………………

Ensimmäinen luku Johdanto

Uuden vihreän pakkausmateriaalina vesiliukoisia pakkauskalvoja on käytetty laajasti ulkomaisten tuotteiden (kuten Yhdysvalloissa, Japanissa, Ranskassa jne.) Pakkauksissa [1]. Vesiliukoinen kalvo, kuten nimestä voi päätellä, on muovikalvo, joka voidaan liuottaa veteen. Se on valmistettu vesiliukoisista polymeerimateriaaleista, jotka voivat liukene veteen ja valmistetaan erityisellä kalvonmuodostusprosessilla. Erityisominaisuuksiensa vuoksi se on erittäin sopiva ihmisille pakatamaan. Siksi yhä useammat tutkijat ovat alkaneet kiinnittää huomiota ympäristönsuojelun ja mukavuuden vaatimuksiin [2].

1.1 vesiliukoinen kalvo

Tällä hetkellä vesiliukoiset kalvot ovat pääasiassa vesiliukoisia kalvoja, joissa käytetään öljypohjaisia ​​materiaaleja, kuten polyvinyylialkoholia ja polyeteenioksidia raaka-aineina, ja vesiliukoisia kalvoja käyttämällä luonnollisia aineita, kuten tärkkelystä ja proteiinia raaka-aineina.

1.1.1 Polyvinyylialkoholin (PVA) vesiliukoinen kalvo

Tällä hetkellä maailman yleisimmin käytetyt vesiliukoiset kalvot ovat pääosin vesiliukoisia PVA-kalvoja. PVA on vinyylipolymeeri, jota bakteerit voivat käyttää hiililähteenä ja energialähteenä, ja joka voidaan hajottaa bakteerien ja entsyymien [3]] alaisena, mikä kuuluu eräänlaiseen biohajoavaan polymeerimateriaaliin, jolla on alhainen hinta, erinomainen öljynkestävyys, liuotinkestävyys ja kaasuesteen ominaisuudet [4]. PVA -kalvolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet, vahva sopeutumiskyky ja hyvä ympäristönsuojelu. Sitä on käytetty laajasti ja sillä on korkea kaupallistaminen. Se on markkinoiden ylivoimaisimmin käytetty ja suurin vesiliukoinen pakkauskalvo [5]. PVA: lla on hyvä hajoavuus, ja mikro -organismit voivat hajottaa sen hiilidioksidi- ja H2O: n tuottamiseksi maaperässä [6]. Suurin osa vesiliukoisten kalvojen tutkimuksesta on nyt muokata ja sekoittaa niitä parempia vesiliukoisia kalvoja. Zhao Linlin, Xiong Hango [7] tutki vesiliukoisen pakkauskalvon valmistusta PVA: lla pää raaka-aineena ja määritteli optimaalisen massasuhteen ortogonaalisella kokeella: hapettunut tärkkelys (O-ST-STE) 20%, gelatiini 5%, glyseroli 16%, natrium dodekyylisulfaatti (SDS) 4%. Saadun kalvon mikroaaltouunin kuivumisen jälkeen vedessä oleva vesiliukoinen aika huoneenlämpötilassa on 101 s.

Nykyisen tutkimustilanteen perusteella PVA -kalvoa käytetään laajasti, edullisia ja erinomaisia ​​eri ominaisuuksissa. Se on tällä hetkellä täydellisin vesiliukoinen pakkausmateriaali. Öljypohjaisena materiaalina PVA on kuitenkin uusiutumaton resurssi, ja sen raaka-aineiden tuotantoprosessi voi olla saastunut. Vaikka Yhdysvallat, Japani ja muut maat ovat ilmoittaneet sen myrkyttömäksi aineeksi, sen turvallisuus on edelleen avoin kyseenalaistamaan. Sekä hengitetty että nauttiminen ovat haitallisia keholle [8], eikä sitä voida kutsua täydelliseksi vihreäksi kemiaksi.

1.1.2 Polyeteenioksidi (PEO) vesiliukoinen kalvo

Polyeteenioksidi, joka tunnetaan myös nimellä polyeteenioksidi, on kestomuovinen, vesiliukoinen polymeeri, joka voidaan sekoittaa veden kanssa missä tahansa suhteessa huoneenlämpötilassa [9]. Polyeteenioksidin rakenteellinen kaava on H-(-OCH2CH2-) N-OH, ja sen suhteellinen molekyylimassa vaikuttaa sen rakenteeseen. Kun molekyylipaino on välillä 200 - 20000, sitä kutsutaan polyeteeniglykoliksi (PEG) ja molekyylipaino on yli 20 000 voidaan kutsua polyeteenioksidiksi (PEO) [10]. PEO on valkoinen virtaus rakeinen jauhe, jota on helppo käsitellä ja muotoilla. PEO -kalvot valmistetaan yleensä lisäämällä pehmittimiä, stabilointiaineita ja täyteaineita PEO -hartsiin kestomuovisen prosessoinnin kautta [11].

PEO-kalvo on vesiliukoinen kalvo, jolla on tällä hetkellä hyvä veden liukoisuus, ja sen mekaaniset ominaisuudet ovat myös hyviä, mutta PEO: lla on suhteellisen vakaat ominaisuudet, suhteellisen vaikeat hajoamisolosuhteet ja hidas hajoamisprosessi, jolla on tietty vaikutus ympäristöön, ja suurin osa sen päätoiminnoista voidaan käyttää. PVA -elokuvavaihtoehto [12]. Lisäksi PEO: lla on myös tietty toksisuus, joten sitä käytetään harvoin tuotepakkauksissa [13].

1.1.3 tärkkelyspohjainen vesiliukoinen kalvo

Tärkkelys on luonnollinen korkeamolekyylipolymeeri, ja sen molekyylit sisältävät suuren määrän hydroksyyliryhmiä, joten tärkkelysmolekyylien välillä on vahva vuorovaikutus, joten tärkkelystä on vaikea sulattaa ja prosessoida, ja tärkkelyksen yhteensopivuus on huono, ja on vaikea olla vuorovaikutuksessa muiden polymeerien kanssa. jalostettu yhdessä [14,15]. Tärkkelyksen veden liukoisuus on huono, ja kylmän veden turvottaminen vie kauan, joten muokattua tärkkelystä, toisin sanoen vesiliukoista tärkkelystä, käytetään usein vesiliukoisten kalvojen valmistamiseen. Yleensä tärkkelystä modifioidaan kemiallisesti menetelmillä, kuten esteröinti, eetterifikaatio, oksastus ja silloittuminen tärkkelyksen alkuperäisen rakenteen muuttamiseksi, parantaen siten tärkkelyksen vesiliukoisuutta [7,16].

Esittele eetterisidokset tärkkelysryhmiin kemiallisilla keinoilla tai käyttämällä voimakkaita hapettimia tärkkelyksen luontaisen molekyylirakenteen tuhoamiseksi modifioidun tärkkelyksen saamiseksi paremmalla suorituskyvyllä [17] ja vesiliukoisten tärkkelyksen saamiseksi paremmilla kalvojen muodostamisominaisuuksilla. Matalassa lämpötilassa tärkkelyskalvolla on kuitenkin erittäin huonot mekaaniset ominaisuudet ja huono läpinäkyvyys, joten useimmissa tapauksissa se on valmistettava sekoittamalla muiden materiaalien, kuten PVA: n, ja todellinen käyttöarvo ei ole korkea.

1.1.4 Proteiinipohjainen vesiliukoinen ohut

Proteiini on biologisesti aktiivinen luonnollinen makromolekyylinen aine, joka sisältyy eläimiin ja kasveihin. Koska suurin osa proteiiniaineista on liukenemattomia veteen huoneenlämpötilassa, on välttämätöntä ratkaista proteiinien liukoisuus veteen huoneenlämpötilassa vesiliukoisten kalvojen valmistamiseksi proteiineina materiaaleina. Proteiinien liukoisuuden parantamiseksi niitä on muokattava. Yleisiä kemiallisia modifikaatiomenetelmiä ovat laskeutumismemointi, ftaloamidointi, fosforylaatio jne. [18]; Modifioinnin vaikutus on muuttaa proteiinin kudosrakennetta, mikä lisää liukoisuutta, geeliytymistä, funktionaalisuuksia, kuten veden imeytymistä ja stabiilisuutta, tyydyttävät tuotannon ja prosessoinnin tarpeet. Proteiinipohjaisia ​​vesiliukoisia kalvoja voidaan tuottaa käyttämällä maatalous- ja sivutuotejätteitä, kuten eläinten karvaisuutta raaka-aineina tai erikoistumalla korkean proteiinikasvien tuotantoon raaka-aineiden saamiseksi ilman petrokemian teollisuuden tarvetta, ja materiaalit ovat uusiutuvia ja niillä on vähemmän vaikutusta ympäristöön [19]. Saman proteiinin kuin matriisilla valmistetuilla vesiliukoisilla kalvoilla on huonot mekaaniset ominaisuudet ja alhainen veden liukoisuus matalassa lämpötilassa tai huoneenlämpötilassa, joten niiden levitysalue on kapea.

Yhteenvetona voidaan todeta, että on erittäin tärkeää kehittää uusi uusiutuva, vesiliukoinen pakkauskalvomateriaali, jolla on erinomainen suorituskyky nykyisten vesiliukoisten kalvojen puutteiden parantamiseksi.

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (hydroksipropyylimetyyliselluloosa, HPMC lyhyt) on luonnollinen polymeerimateriaali, ei vain runsaasti resursseja, vaan myös myrkytöntä, vaarattomia, halpoja, ei kilpailee ihmisille ruokaa ja runsaasti uusiutuvaa resurssia [20]]. Sillä on hyvä veden liukoisuus ja kalvojen muodostavat ominaisuudet, ja siinä on olosuhteet vesiliukoisten pakkauskalvojen valmistelemiseksi.

1,2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosa

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (hydroksipropyylimetyyliselluloosa, HPMC lyhyt), myös lyhennettynä hypromellosina, saadaan luonnollisesta selluloosasta alkalisointikäsittelyn, eetteröinnin modifioinnin, neutralointireaktion ja pesu- ja kuivausprosessien avulla. Vesiliukoinen selluloosajohdannainen [21]. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on seuraavat ominaisuudet:

(1) runsaasti ja uusiutuvia lähteitä. Hydroksipropyylimetyyliselluloosan raaka -aine on maan päällä runsain luonnollinen selluloosa, joka kuuluu orgaanisiin uusiutuviin resursseihin.

(2) ympäristöystävällinen ja biohajoava. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa ei ole myrkyllistä ja vaarattomia ihmiskeholle, ja sitä voidaan käyttää lääketieteessä ja elintarviketeollisuudessa.

(3) laaja käyttövalikoima. Vesiliukoisena polymeerimateriaalina hydroksipropyylimetyyliselluloosassa on hyvä veden liukoisuus, dispersio, sakeuttaminen, vedenpidätys ja kalvonmuodostusominaisuudet, ja sitä voidaan käyttää laajasti rakennusmateriaaleissa, tekstiileissä jne., Ruoka, päivittäiset kemikaalit, pinnoitteet ja elektroniikka ja muut teollisuuskentät [21].

1.2.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan rakenne

HPMC saadaan luonnollisesta selluloosasta alkalisoinnin jälkeen, ja osa sen polyhydroksipropyylieetteristä ja metyylistä eteeristyy propeenioksidilla ja metyylikloridilla. Yleinen kaupallistettu HPMC -metyylisubstituutioaste vaihtelee välillä 1,0 - 2,0 ja hydroksipropyylin keskimääräinen substituutioaste vaihtelee välillä 0,1 - 1,0. Sen molekyyl kaava on esitetty kuvassa 1.1 [22]

Luonnollisen selluloosan makromolekyylien välisen voimakkaan vedyn sitoutumisen vuoksi veteen on vaikea liuottaa. Eetteroitujen selluloosan liukoisuus veteen paranee merkittävästi, koska eetteriryhmät johdetaan eetteroituun selluloosaan, joka tuhoaa selluloosamolekyylien väliset vety sidokset ja lisää sen liukoisuutta vedessä [23]]. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on tyypillinen hydroksialkyylialkyylisekoitettu eetteri [21], sen rakenneyksikkö D-glukopyranoosijäämä sisältää metoksia (-och3), hydroksipropoksin (-och2 ch- (cH3) N OH) ja upotetun hydroksyyliryhmän suorituskyvyn. kunkin ryhmän koordinointi ja panos. -. -Och3 on loppukäyttöryhmä, reaktiokohta inaktivoidaan substituution jälkeen, ja se kuuluu lyhyen rakenteelliseen hydrofobiseen ryhmään [21]. Äskettäin lisätyn haaraketjun hydroksyyliryhmät ja glukoositähteisiin jäljellä olevat hydroksyyliryhmät voivat muokata yllä olevilla ryhmillä, mikä johtaa erittäin monimutkaisiin rakenteisiin ja säädettäviin ominaisuuksiin tietyllä energia -alueella [24].

1.2.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan veden liukoisuus

Hydroksipropyylimetyyliselluloosassa on monia erinomaisia ​​ominaisuuksia sen ainutlaatuisen rakenteen vuoksi, joista merkittävin on sen veden liukoisuus. Se turpoaa kolloidiseen liuokseen kylmässä vedessä, ja liuoksessa on tietty pintaaktiivisuus, korkea läpinäkyvyys ja stabiili suorituskyky [21]. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on tosiasiallisesti selluloosaeetteri, joka saadaan metyyliselluloosan jälkeen modifioidut propeenioksidieetterifikaatiolla, joten sillä on edelleen kylmän veden liukoisuuden ja kuumavesien riittämättömyyden ominaisuuksia, jotka ovat samanlaisia ​​kuin metyyliselluloosa [21], ja sen veden liukoisuus vedessä oli parantunut. Metyyliselluloosa on asetettava 0 - 5 ° C: seen 20 - 40 minuutin ajan tuoteliuosta, jolla on hyvä läpinäkyvyys ja stabiili viskositeetti [25]. Hydroksipropyylimetyyliselluloosatuotteen liuoksen on oltava vain 20-25 ° C: ssa hyvän stabiilisuuden ja hyvän läpinäkyvyyden saavuttamiseksi [25]. Esimerkiksi jauhettu hydroksipropyylimetyyliselluloosa (rakeinen muoto 0,2-0,5 mm) voidaan helposti liuottaa veteen huoneenlämpötilassa jäähdyttämättä, kun 4% vesipitoisen liuoksen viskositeetti saavuttaa 2000 sentpoisen 20 ° C: ssa.

1.2.3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan kalvojen muodostavat ominaisuudet

Hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuoksella on erinomaiset kalvonmuodostusominaisuudet, jotka voivat tarjota hyviä olosuhteita farmaseuttisten valmisteiden päällysteelle. Sen muodostama pinnoituskalvo on väritön, hajuton, kova ja läpinäkyvä [21].

Yan Yanzhong [26] käytti ortogonaalista testiä hydroksipropyylimetyyliselluloosan kalvojen muodostavien ominaisuuksien tutkimiseksi. Seulonta suoritettiin kolmella tasolla, joilla oli erilaiset pitoisuudet ja eri liuottimet tekijöinä. Tulokset osoittivat, että 10%: n hydroksipropyylimetyyliselluloosan lisäämisellä 50-prosenttiseen etanoliliuokseen oli parhaat kalvonmuodostusominaisuudet, ja niitä voitiin käyttää kalvonmuodostusmateriaalina jatkuvasti vapauttaville lääkekalvoille.

1.1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon plastisointimodifikaatio

Luonnollisena uusiutuvana resurssina selluloosasta valmistetulla kalvolla raaka -aineena on hyvä stabiilisuus ja prosessoitavuus, ja se on biohajoava hävitetyn jälkeen, mikä on ympäristölle vaaratonta. Plastisoimattomilla selluloosakalvoilla on kuitenkin huono sitkeys, ja selluloosa voidaan muokata ja muokata.

[27] käytti trietyylisitraatti- ja asetyylitetrabutyylitraattia selluloosa -asetaatin propionaatin plastisoimiseksi ja modifioimiseksi. Tulokset osoittivat, että selluloosa -asetaattikalvon murtumisen pidentyminen kasvoi 36% ja 50%, kun trietyylitraatin ja asetyylitetrabutyylitraatin massajake oli 10%.

Luo Qiushui et ai. Tulokset osoittivat, että metyyliselluloosamembraanin pidentymisnopeus oli parempi, kun glyserolipitoisuus oli 1,5%, ja metyyliselluloosakalvon pidennyssuhde oli parempi, kun glukoosin ja steariinihapon lisäyspitoisuus oli 0,5%.

Glyseroli on väritön, makea, kirkas, viskoosinen neste, jolla on lämmin makea maku, joka tunnetaan yleisesti nimellä glyseriini. Soveltuu vesipitoisten liuosten, pehmentämisaineiden, pehmittimien jne. Analysointiin. Se voidaan liuottaa vedellä missä tahansa osuudessa, ja pienen kestävyyden glyseroliliuosta voidaan käyttää voiteluöljynä ihon kosteuttamiseen. Sorbitoli, valkoinen hygroskooppinen jauhe tai kiteinen jauhe, hiutaleet tai rakeet, hajuton. Siinä on kosteuden imeytymisen ja vedenpidätyksen toiminnot. Hieman lisääminen purukumin ja karkkien tuotantoon voi pitää ruoan pehmeänä, parantaa organisaatiota ja vähentää kovettumista ja käyttää hiekan roolia. Glyseroli ja sorbitoli ovat molemmat vesiliukoisia aineita, jotka voidaan sekoittaa vesiliukoisten selluloosan eetterien kanssa [23]. Niitä voidaan käyttää selluloosan pehmittiminä. Lisääntymisen jälkeen ne voivat parantaa joustavuutta ja pidentymistä selluloosakalvojen tauolla. [29]. Yleensä liuoksen pitoisuus on 2-5% ja pehmittimen määrä on 10-20% selluloosaeetteristä. Jos pehmittimen pitoisuus on liian korkea, kolloidin kuivumisen kutistumisilmiö tapahtuu korkeassa lämpötilassa [30].

1.2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon silloitusmodifikaatio

Vesiliukoisella kalvolla on hyvä veden liukoisuus, mutta sen ei odoteta liukenevan nopeasti, kun sitä käytetään joissain tapauksissa, kuten siemenpakkauspussit. Siemenet kääritään vesiliukoisella kalvolla, joka voi lisätä siementen eloonjäämisnopeutta. Tällä hetkellä siementen suojelemiseksi ei odoteta, että kalvo liukene nopeasti, mutta kalvon tulisi ensin pelata tietty vettä pidättävä vaikutus siemeniin. Siksi on tarpeen pidentää kalvon vesiliukoista aikaa. [21].

Syynä siihen, miksi hydroksipropyylimetyyliselluloosassa on hyvä veden liukoisuus on se, että sen molekyylirakenteessa on suuri määrä hydroksyyliryhmiä, ja nämä hydroksyyliryhmät voivat käydä silloitusreaktiossa aldehydien kanssa hydroksyylihydropilisiryhmien hydroksyylihydyyliryhmien muodostamiseksi. siten vähentämällä hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon veden liukoisuutta, ja silloitusreaktio hydroksyyliryhmien ja aldehydien välillä tuottaa monia kemiallisia sidoksia, jotka voivat myös parantaa kalvon mekaanisia ominaisuuksia tietyssä määrin. Hydroksipropyylimetyyliselluloosan silloitettuihin aldehydeihin kuuluu glutaraldehydi, glyoksaali, formaldehydi jne. Niiden joukossa glutaraldehydillä on kaksi aldehydiryhmää, ja ristiinsiltävän reaktion on nopea, ja glutaraldehyde on yleisesti käytetty supista. Se on suhteellisen turvallinen, joten glutaraldehydiä käytetään yleensä silloitusaineena eettereille. Tämän tyyppisen silloitusaineen määrä liuoksessa on yleensä 7-10% eetterin painosta. Hoitolämpötila on noin 0 - 30 ° C ja aika on 1 ~ 120 minuuttia [31]. Sidosreaktio on suoritettava happamissa olosuhteissa. Ensinnäkin liuokseen lisätään epäorgaaninen vahva happo- tai orgaaninen karboksyylihappo liuoksen pH: n säätämiseksi noin 4-6: een, ja sitten aldehydit lisätään silloitusreaktion suorittamiseksi [32]. Käytettyihin happoihin kuuluvat HCl, H2SO4, etikkahappo, sitruunahappo ja vastaavat. Happo ja aldehydi voidaan myös lisätä samanaikaisesti, jotta liuos toteuttaisi silloitusreaktion halutulla pH-alueella [33].

1,3 Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvojen antioksidatiiviset ominaisuudet

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on runsaasti resursseja, helppo muodostaa kalvoa ja sillä on hyvä tuoretta huolellista vaikutusta. Ruoan säilöntäaineena sillä on suuri kehityspotentiaali [34-36].

Zhuang Rongyu [37] käytti hydroksipropyylimetyyliselluloosan (HPMC) syötävää kalvoa, päällysti sen tomaattiin ja säilytti sen sitten 20 ° C: ssa 18 päivän ajan tutkiakseen sen vaikutusta tomaattiyritykseen ja väriin. Tulokset osoittavat, että tomaatin kovuus HPMC -pinnoitteella on korkeampi kuin pinnoittamatta. Lisäksi todistettiin, että HPMC -syötävä kalvo voisi viivästyttää tomaattien värimuutosta vaaleanpunaisesta punaiseksi, kun sitä säilytetään 20 ℃.

[38] tutki hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) -pinnoitteen hoidon vaikutuksia laatuun, antosyaniinisynteesiin ja ”Wuzhong” -levyjen hedelmien antioksidanttiseen aktiivisuuteen kylmän varastoinnin aikana. Tulokset osoittivat, että HPMC-kalvolla käsitellyn Bayberryn hapettumisen anti-hapettumisen suorituskyky parani ja rappeutumisaste varastoinnin aikana laski ja 5% HPMC-kalvon vaikutus oli paras.

Wang Kaikai et ai. [39] käytti testimateriaalina “Wuzhong” Bayberry-hedelmiä riboflaviinikompleksoidun hydroksipropyylimetyyliselluloosan (HPMC) pinnoitteen vaikutusta karvojen jälkeisten lahden hedelmien laadun ja antioksidanttisten ominaisuuksien aikana varastoinnin aikana 1 ℃. aktiivisuuden vaikutus. Tulokset osoittivat, että riboflaviini-komposiitti HPMC-päällystetyt Bayberry-hedelmät olivat tehokkaampia kuin yksi riboflaviini tai HPMC-pinnoite, vähentäen tehokkaasti Bayberry-hedelmien rappeutumista varastoinnin aikana ja pidentää siten hedelmien säilytysjaksoa.

Viime vuosina ihmisillä on korkeammat ja korkeammat vaatimukset elintarviketurvallisuudelle. Kotona ja ulkomailla olevat tutkijat ovat vähitellen siirtäneet tutkimuksensa keskittymistä elintarvikkeiden lisäaineista pakkausmateriaaleihin. Lisäämällä tai ruiskuttamalla antioksidantteja pakkausmateriaaleihin, ne voivat vähentää ruoan hapettumista. Rappeutumisnopeuden vaikutus [40]. Luonnolliset antioksidantit ovat olleet laajalti huolissaan niiden korkean turvallisuuden ja hyvien terveysvaikutusten vuoksi [40,41].

Bambulehtien antioksidantti (lyhyt AOB) on luonnollinen antioksidantti, jolla on ainutlaatuinen luonnollinen bambu -tuoksu ja hyvä veden liukoisuus. Se on lueteltu kansallisessa standardissa GB2760, ja terveysministeriö on hyväksynyt sen luonnollisen ruoan antioksidanttina. Sitä voidaan käyttää myös lihatuotteiden, vesieliötuotteiden ja turvotettujen ruokien elintarvikelisäaineena [42].

Sun Lina jne. [42] Tarkasteli bambulehden antioksidanttien pääkomponentteja ja ominaisuuksia ja esitteli bambulehden antioksidanttien levittämisen ruoassa. Antioksidanttivaikutus on tällä hetkellä lisäämällä 0,03% AOB: ta tuoreeseen majoneesiin. Verrattuna samaan määrään teepolyfenolin antioksidantteja, sen antioksidanttivaikutus on selvästi parempi kuin teepolyfenolien; Lisäämällä 150% olutta Mg/L: llä, antioksidanttiominaisuudet ja oluen säilytysvakaudet lisääntyvät merkittävästi, ja oluella on hyvä yhteensopivuus viinirungon kanssa. Varmistamalla viinirungon alkuperäisen laadun, se lisää myös bambulehtien aromia ja täyteläistä makua [43].

Yhteenvetona voidaan todeta, että hydroksipropyylimetyyliselluloosassa on hyvät kalvonmuodostusominaisuudet ja erinomainen suorituskyky. Se on myös vihreä ja hajoava materiaali, jota voidaan käyttää pakkauskalvona pakkauskentällä [44-48]. Glyseroli ja sorbitoli ovat molemmat vesiliukoisia pehmittimiä. Glyserolin tai sorbitolin lisääminen selluloosakalvonmuodostusliuokseen voi parantaa hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon sitkeyttä, mikä lisää pidentymistä kalvon tauolla [49-51]. Glutaraldehydi on yleisesti käytetty desinfiointiaine. Verrattuna muihin aldehydeihin, se on suhteellisen turvallinen, ja siinä on dialdehydiryhmä molekyylissä, ja silloitusnopeus on suhteellisen nopea. Sitä voidaan käyttää hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon silloitusmodifikaationa. Se voi säätää kalvon veden liukoisuutta, jotta kalvoa voidaan käyttää useammissa tapauksissa [52-55]. Bambu -lehtien antioksidanttien lisääminen hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvoon hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon antioksidanttiominaisuuksien parantamiseksi ja sen levityksen laajentamiseksi elintarvikepakkauksissa.

1.4 Aiheen ehdotus

Nykyisestä tutkimustilanteesta vesiliukoiset kalvot koostuvat pääasiassa PVA-kalvoista, PEO-kalvoista, tärkkelyspohjaisista ja proteiinipohjaisista vesiliukoisista kalvoista. Öljypohjaisena materiaalina PVA ja PEO ovat uusiutumattomia resursseja, ja niiden raaka-aineiden tuotantoprosessi voi olla saastuttava. Vaikka Yhdysvallat, Japani ja muut maat ovat ilmoittaneet sen myrkyttömäksi aineeksi, sen turvallisuus on edelleen avoin kyseenalaistamaan. Sekä hengitetty että nauttiminen ovat haitallisia keholle [8], eikä sitä voida kutsua täydelliseksi vihreäksi kemiaksi. Tärkkelyspohjaisten ja proteiinipohjaisten vesiliukoisten materiaalien tuotantoprosessi on pohjimmiltaan vaarattomia ja tuote on turvallinen, mutta niillä on kovan kalvon muodostumisen, pienen pidentymisen ja helpon rikkoutumisen haitat. Siksi useimmissa tapauksissa ne on valmistettava sekoittamalla muiden materiaalien, kuten PVA: n, kanssa. Käyttöarvo ei ole korkea. Siksi on erittäin merkitystä kehittää uusi, uusiutuva, vesiliukoinen pakkauskalvomateriaali, jolla on erinomainen suorituskyky nykyisen vesiliukoisen kalvon puutteiden parantamiseksi.

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on luonnollinen polymeerimateriaali, joka ei ole vain runsaasti resursseja, vaan myös uusiutuvaa. Sillä on hyvä veden liukoisuus ja kalvojen muodostavat ominaisuudet, ja siinä on olosuhteet vesiliukoisten pakkauskalvojen valmistelemiseksi. Siksi tämän artikkelin tarkoituksena on valmistaa uuden tyyppinen vesiliukoinen pakkauskalvo hydroksipropyylimetyyliselluloosalla raaka-aineena ja optimoida systemaattisesti sen valmistusolosuhteet ja -suhteen ja lisätä sopivia pehmittimiä (glyseroli ja sorbitoli). ), silloitusaine (glutaraldehydi), antioksidantti (bambulehden antioksidantti) ja parantavat niiden ominaisuuksia, jotta voidaan valmistaa hydroksipropyyliryhmä, jolla on paremmat kattavat ominaisuudet, kuten mekaaniset ominaisuudet, optiset ominaisuudet, veden liukoisuus ja antioksidanttiset ominaisuudet. Metyyliselluloosan liukoisella pakkauskalvolla on suuri merkitys sen levitykselle vesiliukoisena pakkauskalvona.

1.5 Tutkimussisältö

Tutkimussisältö on seuraava:

1) HPMC: n vesiliukoinen pakkauskalvo valmistettiin liuosvaluukalojen muodostamismenetelmällä, ja kalvon ominaisuuksia analysoitiin tutkimaan HPMC-kalvojen muodostavan nesteen pitoisuuden ja kalvonmuodostuslämpötilan vaikutusta HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon suorituskykyyn.

2) Glyserolin ja sorbitolin pehmittimien vaikutuksia HPMC-vesiliukoisten pakkauskalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin, veden liukoisuuteen ja optisiin ominaisuuksiin.

3) Tutkitaan glutaraldehydin silloitusaineen vaikutusta veden liukoisuuteen, HPMC-vesiliukoisten pakkauskalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin ja optisiin ominaisuuksiin.

4) AOB/HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon valmistus. AOB/HPMC -ohutkalvojen hapettumiskestävyys, veden liukoisuus, mekaaniset ominaisuudet ja optiset ominaisuudet.

Luku 2 Hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoisen pakkauskalvon valmistus ja ominaisuudet

2.1 Johdanto

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on luonnollinen selluloosajohdannainen. Se on myrkytön, ei-saalistamaton, uusiutuva, kemiallisesti stabiili ja sillä on hyvä veden liukoisuus ja kalvojen muodostavat ominaisuudet. Se on potentiaalinen vesiliukoinen pakkauskalvomateriaali.

Tässä luvussa käytetään raaka-aineena hydroksipropyylimetyyliselluloosaa hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuosta, jonka massafraktio on 2–6%, valmistavat vesiliukoiset pakkauskalvot liuosvalumenetelmällä ja tutkitaan pitoisuuden ja kalvojen muodostavan lämpötilan kalvojen muodostavia nestemäisiä vaikutuksia kalvon mekaaniseen, optiseen ja vesiliukoisuuteen. Kalvon kiteisille ominaisuuksille karakterisoitiin röntgendiffraktio, ja vetolujuus, pidentyminen hydroksipropyylimetyyliselluloosan veden liukoisen pakkauskalvon ja veden liukoisen pakkauskalvon ja veden liukoisuuden avulla ja veden liukoisuusasteen ja veden liukoisuuden asteellä.

2.2 Kokeellinen osasto

2.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit

2.2.2 Näytteen valmistelu

1) Punnitseminen: Punnitse tietty määrä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa elektronisella tasapainolla.

2) Liukeneminen: Lisää punnittu hydroksipropyylimetyyliselluloosa valmistettuun deionisoituun veteen, sekoita normaalissa lämpötilassa ja paineessa, kunnes se on täysin liuennut, ja anna sen sitten seistä tietyn ajanjakson (defoaming) tietyn koostumuspitoisuuden saamiseksi. Kalvoneste. Formuloitu 2%, 3%, 4%, 5%ja 6%.

3) Kalvonmuodostus: ① Elokuvien valmistus, jolla on erilaisia ​​kalvonmuodostuspitoisuuksia: Injektoi HPMC-kalvojen muodostavia liuoksia, jotka ovat erilaisia ​​pitoisuuksia lasillisiin petri-ruokia kalvoihin ja aseta ne räjähdyskuivausuuniin 40 ~ 50 ° C kuivaan ja muodostavat kalvoja. Valmistetaan hydroksipropyyliselluloosan vesiliukoinen pakkauskalvo, jonka paksuus on 25-50 μm, ja kalvo kuoritaan ja asetetaan kuivauslaatikossa käytettäväksi. ② Ohujen kalvojen valmistus erilaisissa kalvonmuodostuslämpötiloissa (lämpötilat kuivauksen ja kalvonmuodostuksen aikana): Injektoi kalvonmuodostusliuosta, jonka pitoisuus on 5% HPMC lasipetri-astiaan ja valettuihin kalvoihin eri lämpötiloissa (30 ~ 70 ° C). Elokuva kuivutettiin pakotettuun ilmankuivausuuniin. Hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoinen pakkauskalvo valmistettiin noin 45 μm: n paksuus, ja kalvo kuorittiin ja laitettiin kuivauslaatikossa käytettäväksi. Valmistettua hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoista pakkauskalvoa kutsutaan lyhyeksi HPMC-kalvoksi.

2.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn mittaus

2.2.3.1 Laajakulma röntgendiffraktio (XRD) -analyysi

Laajakulma-röntgendiffraktio (XRD) analysoi aineen kiteistä tilaa molekyylitasolla. Sveitsin Thermo ARL -yrityksen tuottaman ARL/XTRA-tyypin röntgendiffraktometriä käytettiin määrittämiseen. Mittausolosuhteet: Röntgenlähde oli nikkelisuodatettu Cu-Kα-viiva (40 kV, 40mA). Skannauskulma on 0 ° - 80 ° (2). Skannausnopeus 6 °/min.

2.2.3.2 Mekaaniset ominaisuudet

Vetolujuutta ja pidentymistä kalvon tauolla käytetään sen mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi kriteereinä, ja vetolujuus (vetolujuus) viittaa jännitykseen, kun kalvo tuottaa yhdenmukaisen tasaisen plastisen muodonmuutoksen ja yksikkö on MPA. Pitkitys tauon aikana (pitkänomaista rikkoutuminen) viittaa pidentymisen suhteeseen, kun kalvo on murtunut alkuperäiseen pituuteen, ilmaistuna prosentuaalisesti. Instron (5943) -tyyppinen miniatyyrielektroninen yleinen vetolujuuden testauslaite (Shanghai) testauslaitteista GB13022-92-testimenetelmän mukaan muovikalvojen vetoominaisuudet, testi 25 ° C: ssa, 50%RH-olosuhteet, valitut näytteet, joilla on tasainen paksuus ja puhdas pinta ilman epäpuhtauksia.

2.2.3.3 Optiset ominaisuudet

Optiset ominaisuudet ovat tärkeä indikaattori pakkauskalvojen läpinäkyvyydestä, mukaan lukien pääasiassa kalvon läpäisevyys ja utu. Kalvojen läpäisevyys ja utu mitattiin läpäisyjen testaajalla. Valitse testinäyte puhtaalla pinnalla ja ei ryppyjä, aseta se varovasti testitelineelle, kiinnitä se imukupilla ja mittaa kalvon valon läpäisy ja utu huoneenlämpötilassa (25 ° C ja 50%RH). Näyte testataan 3 kertaa ja keskiarvo otetaan.

2.2.3.4 Veden liukoisuus

Leikkaa 30 mm × 30 mm: n kalvo, jonka paksuus on noin 45 μm, lisää 100 ml vettä 200 ml: n dekantterilasiin, aseta kalvo vielä vedenpinnan keskelle ja mittaa kalvon katoamisen ajan kokonaan [56]. Jokainen näyte mitattiin 3 kertaa ja keskiarvo otettiin ja yksikkö oli min.

2.2.4 Tietojenkäsittely

Kokeelliset tiedot jalostettiin Excelillä ja piirrettiin alkuperäohjelmistolla.

2.3 Tulokset ja keskustelu

2.3.1

Kuva.2.1 HPMC -kalvojen XRD HP: n erilaisessa sisällössä

Laajakulma-röntgendiffraktio on aineiden kiteisen tilan analyysi molekyylitasolla. Kuvio 2.1 on HPMC-ohutkalvojen XRD-diffraktiokuvio eri kalvojen muodostamisliuospitoisuuksien alla. HPMC-kalvossa on kaksi diffraktiopiikkiä [57-59] (lähellä 9,5 ° ja 20,4 °). Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC -konsentraation lisääntyessä HPMC -kalvon diffraktiopiikit noin 9,5 ° ja 20,4 ° ovat ensin parannettu. ja sitten heikentyi, molekyylijärjestelyn aste (järjestetty järjestely) kasvoi ensin ja laski sitten. Kun pitoisuus on 5%, HPMC -molekyylien järjestetty järjestely on optimaalinen. Syynä yllä olevaan ilmiöön voi olla se, että HPMC-konsentraation lisääntyessä kalvonmuodostusliuoksessa olevien kideytimien lukumäärä kasvaa, mikä tekee HPM-molekyylijärjestelystä säännöllisemmän. Kun HPMC -pitoisuus ylittää 5%, kalvon XRD -diffraktiopiikki heikentyy. Molekyyliketjun järjestelyn näkökulmasta, kun HPMC-pitoisuus on liian suuri, kalvonmuodostusliuoksen viskositeetti on liian korkea, mikä vaikeuttaa molekyyliketjujen liikkumista, eikä sitä voida järjestää ajoissa, mikä aiheuttaa HPMC-kalvojen tilauksen asteen.

2.3.1.2 HPMC-ohutkalvojen mekaaniset ominaisuudet erilaisissa kalvojen muodostamisliuospitoisuuksissa.

Vetolujuutta ja pidentymistä kalvon tauolla käytetään kriteereinä sen mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi, ja vetolujuus viittaa jännitykseen, kun kalvo tuottaa yhdenmukaisen tasaisen plastisen muodonmuutoksen. Pitkitys tauolla on siirtymän suhde elokuvan alkuperäiseen pituuteen tauolla. Kalvon mekaanisten ominaisuuksien mittaus voi arvioida sen soveltamisen joillakin aloilla.

Kuva.2.2 HPMC: n eri pitoisuuden vaikutus HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin

Kuviosta 2.2, vetolujuuden ja pidentymisen muuttuva suuntaus HPMC-kalvon tauolla kalvonmuodostusliuoksen erilaisissa pitoisuuksissa, voidaan nähdä, että vetolujuus ja pidentyminen HPMC-kalvon tauolla lisääntyivät ensin HPMC-kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä. Kun liuoskonsentraatio on 5%, HPMC -kalvojen mekaaniset ominaisuudet ovat parempia. Tämä johtuu siitä, että kun kalvojen muodostava nestemäinen konsentraatio on alhainen, liuoksen viskositeetti on alhainen, molekyyliketjujen välinen vuorovaikutus on suhteellisen heikko ja molekyylejä ei voida järjestää järjestetyllä tavalla, joten kalvon kiteytymiskyky on alhainen ja sen mekaaniset ominaisuudet ovat huonot; Kun kalvoa muodostava nestemäinen konsentraatio on 5 %, mekaaniset ominaisuudet saavuttavat optimaalisen arvon; Kun kalvojen muodostavan nesteen pitoisuus kasvaa edelleen, liuoksen valu ja diffuusio vaikeutuvat, mikä johtaa saadun HPMC-kalvon epätasaiseen paksuuteen ja enemmän pintavirheitä [60], mikä johtaa HPMC-kalvojen mekaanisten ominaisuuksien mekaanisiin ominaisuuksiin. Siksi 5% HPMC-kalvonmuodostusliuoksen pitoisuus on sopivin. Saadun elokuvan esitys on myös parempi.

2.3.1.3 HPMC-ohutkalvojen optiset ominaisuudet erilaisissa kalvojen muodostamisliuospitoisuuksissa

Pakkauskalvoissa kevyen läpäisevyys ja utu ovat tärkeitä parametreja, jotka osoittavat kalvon läpinäkyvyyden. Kuvio 2.3 näyttää HPMC-kalvojen läpäisyn ja utuutumisen muuttuvat suuntaukset eri kalvojen muodostavien nestemäisten pitoisuuksien alla. Kuviosta voidaan nähdä, että HPMC-kalvojen muodostamisliuoksen pitoisuuden lisääntyessä HPMC-kalvon läpäisy väheni vähitellen ja utu kasvoi merkittävästi kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä.

Kuva.2.3 HPMC: n eri sisällön vaikutus HPMC -elokuvien optiseen ominaisuuteen

Tärkeimpiä syitä on kaksi: ensinnäkin dispergoituneen faasin lukumäärän pitoisuuden näkökulmasta, kun pitoisuus on alhainen, lukupitoisuudella on hallitseva vaikutus materiaalin optisiin ominaisuuksiin [61]. Siksi HPMC-kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä kalvon tiheydet vähenevät. Valon läpäisevyys laski merkittävästi, ja utu kasvoi merkittävästi. Toiseksi elokuvanvalmistusprosessin analysoinnista se voi johtua siitä, että elokuva valmistettiin liuoksella casting-kalvojen muodostamismenetelmällä. Pidentymisvaikeuksien lisääntyminen johtaa kalvon pinnan sileyden vähentymiseen ja HPMC -kalvon optisten ominaisuuksien vähentymiseen.

2.3.1.4 HPMC-ohutkalvojen veden liukoisuus eri kalvojen muodostavien nestemäisten pitoisuuksilla

Vesiliukoisten kalvojen vesiliukoisuus liittyy niiden kalvonmuodostuspitoisuuteen. Leikkaa 30 mm × 30 mm: n elokuvat, jotka on valmistettu erilaisilla kalvojen muodostamispitoisuuksilla, ja merkitse elokuva “+”: lla mitataksesi elokuvan katoamisen ajan kokonaan. Jos kalvo kääri tai tarttuu dekantterilasiinin seiniin, uudelleentesta. Kuvio 2.4 on HPMC-kalvojen vesiliukoisuudesta trendikaavio eri kalvojen muodostavien nestemäisten pitoisuuksien alla. Kuvasta voidaan nähdä, että kalvojen muodostavan nestemäisen pitoisuuden lisääntyessä HPMC-kalvojen vesiliukoinen aika muuttuu pidempään, mikä osoittaa, että HPMC-kalvojen vesiliukoisuus vähenee. Arvellaan, että syy voi olla, että HPMC-kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä liuoksen viskositeetti kasvaa ja molekyylien välinen voima vahvistuu geeloinnin jälkeen, mikä johtaa HPMC-kalvon diffuusioiden heikentymiseen vedessä ja veden liukoisuuden vähenemiseen.

Kuva.2.4 HPMC: n eri pitoisuuden vaikutus HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen

2.3.2 Kalvonmuodostuslämpötilan vaikutus HPMC -ohutkalvoihin

2.3.2.1 HPMC -ohutkalvojen XRD -kuviot eri kalvojen muodostamislämpötiloissa

Kuva.2.5 HPMC -kalvojen XRD eri kalvonmuodostuslämpötilassa

Kuvio 2.5 näyttää HPMC -ohutkalvojen XRD -kuviot eri kalvojen muodostamislämpötiloissa. Kaksi diffraktiopiikkiä 9,5 °: ssa ja 20,4 °: ssa analysoitiin HPMC -kalvolle. Diffraktiopiikkien intensiteetin näkökulmasta kalvojen muodostamislämpötilan noustessa diffraktiopiikit kahdessa paikassa kasvoivat ensin ja heikentyivät sitten ja kiteytymiskyky kasvoi ensin ja sitten laski. Kun kalvonmuodostuslämpötila oli 50 ° C, HPMC-molekyylien järjestetty järjestely lämpötilan vaikutuksen näkökulmasta homogeeniseen ytimeen, kun lämpötila on alhainen, liuoksen viskositeetti on korkea, kidesykkeiden kasvunopeus on pieni ja kiteyttäminen on vaikeaa; Kun kalvonmuodostuslämpötila nousee vähitellen, ytimenmuodostusnopeus kasvaa, molekyyliketjun liikkuminen kiihtyy, molekyylketju on helposti järjestetty kideytimen ympärille järjestyksellisesti ja kiteytyminen on helpompaa, joten kiteytyminen saavuttaa maksimiarvon tietyssä lämpötilassa; Jos kalvon muodostamislämpötila on liian korkea, molekyylin liike on liian väkivaltainen, kideytimen muodostuminen on vaikeaa ja ydintehokkuuden muodostuminen on alhainen ja kiteitä on vaikea muodostaa [62,63]. Siksi HPMC -kalvojen kiteisyys kasvaa ensin ja laskee sitten kalvon muodostamisen lämpötilan noustessa.

2.3.2.2 HPMC -ohutkalvojen mekaaniset ominaisuudet eri kalvojen muodostamislämpötiloissa

Kalvonmuodostuslämpötilan muutoksella on tietty vaikutus kalvon mekaanisiin ominaisuuksiin. Kuvio 2.6 näyttää vetolujuuden ja pidentymisen muuttuvan kehityksen HPMC -kalvojen tauolla eri kalvonmuodostuslämpötiloissa. Samanaikaisesti se osoitti suuntauksen kasvavan ensin ja sitten vähenevän. Kun kalvon muodostumislämpötila oli 50 ° C, vetolujuus ja pidentyminen HPMC -kalvon tauolla saavuttivat maksimiarvot, jotka olivat vastaavasti 116 MPa ja 32%.

Kuva.2.6 Kalvon muodostavan lämpötilan vaikutus HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin

Molekyylijärjestelyn näkökulmasta, mitä suurempi molekyylien järjestyksessä järjestetään, sitä parempi vetolujuus [64]. Kuviosta 2.5 HPMC -kalvojen XRD -kuviot eri kalvonmuodostuslämpötiloissa voidaan nähdä, että kalvonmuodostuslämpötilan noustessa HPMC -molekyylien järjestäytyminen kasvaa ensin ja laskee sitten. Kun kalvonmuodostuslämpötila on 50 ° C, järjestetyn järjestelyn aste on suurin, joten HPMC -kalvojen vetolujuus kasvaa ensin ja laskee sitten kalvonmuodostuslämpötilan noustessa ja maksimiarvo näkyy kalvonmuodostuslämpötilassa 50 ℃. Pitkitys tauolla osoittaa suuntauksen kasvaa ensin ja sitten vähenee. Syynä voi olla, että lämpötilan noustessa molekyylien järjestetty järjestely kasvaa ensin ja laskee sitten ja polymeerimatriisissa muodostettu kiteinen rakenne dispergoituu kiistattomassa polymeerimatriisissa. Matriisissa muodostuu fyysinen silloitettu rakenne, jolla on tietty rooli karkaisussa [65], mikä edistää siten Pengaatiota HPMC-kalvon tauolla näyttää olevan huippu kalvonmuodostuslämpötilassa 50 ° C.

2.3.2.3 HPMC -kalvojen optiset ominaisuudet eri kalvonmuodostuslämpötiloissa

Kuva 2.7 on HPMC -kalvojen optisten ominaisuuksien muutoskäyrä eri kalvonmuodostuslämpötiloissa. Kuvasta voidaan nähdä, että kalvonmuodostuslämpötilan noustessa, HPMC -kalvon läpäisevyys kasvaa vähitellen, utu vähenee vähitellen ja HPMC -kalvon optiset ominaisuudet muuttuvat vähitellen.

Kuva.2.7 Kalvonmuodostuslämpötilan vaikutus HPMC: n optiseen ominaisuuteen

Lämpötilan ja vesimolekyylien vaikutuksen mukaan kalvoon [66], kun lämpötila on alhainen, vesimolekyylejä esiintyy HPMC: ssä sitoutuneen veden muodossa, mutta tämä sitoutunut vesi haihtuu vähitellen ja HPMC on lasitilassa. Kalvon haihtuminen muodostaa reikiä HPMC: ssä ja sitten sironta muodostuu reikiin kevyen säteilytyksen jälkeen [67], joten kalvon valon läpäisy on alhainen ja utu on korkea; Lämpötilan noustessa HPMC: n molekyylisegmentit alkavat liikkua, veden haihtumisen jälkeen muodostetut reikät täytetään, reikät vähenevät vähitellen, valonsironnan aste reikillä vähenee ja läpäisykyky [68], joten kalvon valon läpäisevyys kasvaa ja uppo laskee.

2.3.2.4 HPMC -kalvojen veden liukoisuus eri kalvojen muodostumisessa lämpötiloissa

Kuvio 2.8 näyttää HPMC -kalvojen veden liukoisuuskäyrät eri kalvojen muodostamislämpötiloissa. Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC -kalvojen veden liukoisuusaika kasvaa kalvonmuodostuslämpötilan noustessa, ts. HPMC -kalvojen veden liukoisuus pahenee. Kalvonmuodostuslämpötilan noustessa vesimolekyylien haihtumisnopeus ja geeliytymisnopeus kiihdytetään, molekyyliketjujen liikkuminen kiihtyy, molekyyliväli vähenee ja kalvon pinnalla oleva molekyylijärjestely on tiheämpi, mikä vaikeuttaa vesimolekyylien väliin HPMC-molekyylien väliin. Veden liukoisuus vähenee myös.

Kuva.2.8 Kalvon muodostavan lämpötilan vaikutus HPMC -kalvon veden liukoisuuteen

2.4 Yhteenveto tästä luvusta

Tässä luvussa hydroksipropyylimetyyliselluloosaa käytettiin raaka-aineena HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon valmistukseen liuosvaluukalokalvomuodostusmenetelmällä. HPMC -kalvon kiteisyys analysoitiin XRD -diffraktiolla; HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon mekaaniset ominaisuudet testattiin ja analysoitiin mikroelektronisella yleisen vetolujuuden testauslaitteella, ja HPMC-kalvon optiset ominaisuudet analysoitiin kevyen läpäisyjen testaajalla. Veden liukoisuuden analysointiin käytetään veden liukenemisaikaa (veden liukoisuusaika). Seuraavat päätelmät tehdään yllä olevasta tutkimuksesta:

1) HPMC-kalvojen mekaaniset ominaisuudet lisääntyivät ensin ja laskivat sitten kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä ja lisääntyivät ensin ja laskivat sitten kalvonmuodostuslämpötilan noustessa. Kun HPMC-kalvonmuodostusliuoksen pitoisuus oli 5% ja kalvonmuodostuslämpötila oli 50 ° C, kalvon mekaaniset ominaisuudet ovat hyvät. Tällä hetkellä vetolujuus on noin 116mPa, ja tauon pidentyminen on noin 31%;

2) HPMC-kalvojen optiset ominaisuudet vähenevät kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden lisääntyessä ja kasvavat vähitellen kalvonmuodostuslämpötilan noustessa; Otetaan kattavasti huomioon, että kalvonmuodostusliuoksen pitoisuus ei saisi ylittää 5%ja kalvonmuodostuslämpötilan ei pitäisi ylittää 50 ° C

3) HPMC-kalvojen veden liukoisuus osoitti laskusuuntausta kalvonmuodostusliuoksen pitoisuuden noustessa ja kalvonmuodostuslämpötilan nousulla. Kun käytettiin 5-prosenttisen HPMC-kalvonmuodostusliuosta ja kalvonmuodostuslämpötilaa 50 ° C, kalvon vesiliuottamisaika oli 55 minuuttia.

Luku 3 pehmittimien vaikutukset HPMC-vesiliukoisiin pakkauskalvoihin

3.1 Johdanto

Uuden tyyppisenä luonnollisen polymeerimateriaalin HPMC-vesiliukoisessa pakkauskalvossa on hyvä kehitysmahdollisuus. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on luonnollinen selluloosajohdannainen. Se on myrkytön, ei-saastuttava, uusiutuva, kemiallisesti stabiili ja sillä on hyvät ominaisuudet. Vesiliukoinen ja kalvonmuodostus, se on potentiaalinen vesiliukoinen pakkauskalvomateriaali.

Edellisessä luvussa keskusteltiin HPMC-vesiliukoisen pakkauskalvon valmistuksesta käyttämällä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa raaka-aineena liuosvaluttamalla kalvonmuodostusmenetelmää ja kalvojen muodostavan nestemäisen konsentraation ja kalvojen muodostavan lämpötilan vaikutusta hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoiseen pakkauselokuvaan. Suorituskykyvaikutus. Tulokset osoittavat, että kalvon vetolujuus on noin 116mPa ja pidennys tauolla on 31% optimaalisen pitoisuuden ja prosessiolosuhteiden puitteissa. Tällaisten elokuvien sitkeys on huono joissain sovelluksissa ja tarvitsee edelleen parannusta.

Tässä luvussa hydroksipropyylimetyyliselluloosaa käytetään edelleen raaka-aineena, ja vesiliukoinen pakkauskalvo valmistetaan liuosvaluukalokalvomuodostusmenetelmällä. , venymä tauolla), optiset ominaisuudet (läpäisevyys, utu) ja veden liukoisuus.

3.2 Kokeellinen osasto

3.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit

Taulukko 3.1 Kokeelliset materiaalit ja tekniset tiedot

Taulukko 3.2 Kokeelliset instrumentit ja tekniset tiedot

3.2.2 Näytteen valmistelu

1) Punnitseminen: Punnitse tietty määrä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (5%) ja sorbitolia (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) elektronisella tasapainolla ja käyttävät ruiskua glyserolialkoholin (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) mittaamiseen.

2) Liukeneminen: Lisää punnitettu hydroksipropyylimetyyliselluloosa valmistettuun deionisoituun veteen, sekoita normaalissa lämpötilassa ja paineessa, kunnes se on täysin liuennut, ja lisää sitten glyseroli tai sorbitoli eri massafraktioissa. Sekoita jonkin aikaa hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuoksessa, jotta se sekoitetaan tasaisesti ja anna sen seistä 5 minuuttia (defoaming) tietyn kalvonmuodostuneen nesteen pitoisuuden saamiseksi.

3) Kalvonvalmistus: Injektoi kalvoa muodostavaa nestettä lasillisen petri-astiaan ja heitetään se kalvon muodostamiseksi, anna sen seistä tietyn ajanjakson tehdäksesi siitä geeliä ja laita se sitten räjähdyskuivausuuniin kuivumaan ja muotoilemaan kalvo, jonka valmistus on 45 μm: n paksuus. Kun elokuva on sijoitettu kuivauslaatikkoon käytettäväksi.

3.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus

3.2.3.1 Infrapuna-absorptiospektroskopia (FT-IR) -analyysi

Infrapuna -absorptiospektroskopia (FTIR) on tehokas menetelmä molekyylirakenteen sisältävien funktionaalisten ryhmien karakterisoimiseksi ja funktionaalisten ryhmien tunnistamiseksi. HPMC -pakkauskalvon infrapuna -absorptiospektri mitattiin Thermoelectric Corporationin tuottamalla Nicolet 5700 Fourier -muunnosinfrapunaspektrometrillä. Tässä kokeessa käytettiin ohutkalvomenetelmää, skannausalue oli 500-4000 cm-1 ja skannauksen lukumäärä oli 32. Näytekalvot kuivattiin kuivausuunissa 50 ° C: ssa 24 tunnin ajan infrapunaspektroskopialle.

3.2.3.2 Laajakulma röntgendiffraktio (XRD) -analyysi: Sama kuin 2.2.3.1

3.2.3.3 Mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen

Vetolujuutta ja pidentymistä kalvon tauolla käytetään parametreina sen mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi. Taukoajan pidentyminen on siirtymän suhde alkuperäiseen pituuteen, kun kalvo on rikki, %. Instron (5943) -laitteiden (Shanghain) testauslaitteiden miniatyyrielektronista yleistä vetolujuuden testauslaitetta GB13022-92-testimenetelmän mukaisesti muovikalvojen vetoominaisuuksien testikohdassa, testataan 25 ° C: ssa, 50%: n RH-olosuhteet, valintanäytteet, joilla on tasainen paksuus ja puhdas pinta ilman epäpuhtauksia.

3.2.3.4 Optisten ominaisuuksien määrittäminen: Sama 2.2.3.3

3.2.3.5 Veden liukoisuuden määrittäminen

Leikkaa 30 mm × 30 mm: n kalvo, jonka paksuus on noin 45 μm, lisää 100 ml vettä 200 ml: n dekantterilasiin, aseta kalvo vielä vedenpinnan keskelle ja mittaa kalvon katoamisen ajan kokonaan [56]. Jokainen näyte mitattiin 3 kertaa ja keskiarvo otettiin ja yksikkö oli min.

3.2.4 Tietojenkäsittely

Excel prosessoitiin kokeelliset tiedot, ja kaavio piirrettiin Origin -ohjelmistolla.

3.3 Tulokset ja keskustelu

3.3.1 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen infrapuna -absorptiospektriin

(a) glyseroli (b) sorbitoli

Kuva.3.1 FT-IR HPMC-kalvoista eri glyseroli- tai sorbitolum-konsentratissa

Infrapuna -absorptiospektroskopia (FTIR) on tehokas menetelmä molekyylirakenteen sisältävien funktionaalisten ryhmien karakterisoimiseksi ja funktionaalisten ryhmien tunnistamiseksi. Kuvio 3.1 näyttää HPMC -kalvojen infrapunaspektrit erilaisilla glyseroli- ja sorbitoli -lisäyksillä. Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC-kalvojen ominaiset luurankojen värähtelypiikit ovat pääasiassa kahdella alueella: 2600 ~ 3700 cm-1 ja 750 ~ 1700 cm-1 [57-59], 3418cm-1

Läheiset absorptiokaistat johtuvat OH-sidoksen venytys tärinästä, 2935 cm-1 on -CH2: n, 1050cm-1: n absorptiopiikki on-CO- ja -COC-absorptiopiikki primaarisessa ja sekundaarisessa hydroksyyliryhmässä ja 1657CM-1 on hydroksypropyyliryhmän absorptiopiikki. Hydroksyyliryhmän absorptiopiikki kehyksen venytys tärinässä 945 cm -1 on -CH3: n keinuavaimen absorptiopiikki [69]. Absorptiopiikit 1454 cm-1, 1373 cm-1, 1315 cm-1 ja 945 cm-1 on osoitettu epäsymmetriseen, symmetriseen muodonmuutoksen värähtelyihin, tason sisäiseen ja tason ulkopuoliseen taivutusvärähtelyyn vastaavasti [18]. Plastisoinnin jälkeen kalvon infrapunaspektriin ei ilmestynyt uusia absorptiopiikkejä, mikä osoittaa, että HPMC: tä ei tapahtunut välttämättömiä muutoksia, ts. Plastiisija ei tuhonnut sen rakennetta. Glyserolin lisäämisen myötä HPMC-kalvon 3418 cm-1: n venyttävä tärinäpiikki heikentyi ja absorptiopiikki 1657cm-1: ssä, absorptiopiikit 1050 cm-1: n lämpötilassa heikentyivät ja imeytymispiikit -CO- ja -COC-absorptiopiikit olivat heikentyneet; Lisättyään sorbitolia HPMC-kalvoon, -OH-venytysvärähtelypiikit 3418 cm-1 heikentyivät ja absorptiopiikit 1657 cm-1 heikentyivät. . Näiden absorptiopiikkien muutokset johtuvat pääasiassa induktiivisista vaikutuksista ja molekyylienvälisistä vedyn sidoksista, jotka saavat ne muuttumaan viereisten -CH3- ja -CH2 -kaistojen kanssa. Pienistä johtuen molekyyliaineiden asettaminen estää molekyylien välisten vety sidosten muodostumista, joten plastisoidun kalvon vetolujuus vähenee [70].

3.3.2 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen XRD -kuvioihin

(a) glyseroli (b) sorbitoli

Kuvio.3

Laajakulma-röntgendiffraktio (XRD) analysoi aineiden kiteistä tilaa molekyylitasolla. Sveitsin Thermo ARL -yrityksen tuottaman ARL/XTRA-tyypin röntgendiffraktometriä käytettiin määrittämiseen. Kuvio 3.2 on HPMC -kalvojen XRD -kuviot, joissa on erilaisia ​​glyserolin ja sorbitolin lisäyksiä. Glyserolin lisäämisen myötä diffraktiopiikkien voimakkuus lämpötilassa 9,5 ° ja 20,4 ° molemmat heikentyivät; Kun lisättiin sorbitolia, kun lisäysmäärä oli 0,15%, diffraktiopiikki 9,5 °: ssa parani ja diffraktiopiikki 20,4 °: n lämpötilassa heikentyi, mutta sitä, mitä diffraktiopiikin voimakkuus oli pienempi kuin HPMC -kalvo ilman sorbitolia. Jatkuvan sorbitolin lisäämisen myötä diffraktiopiikki 9,5 °: n lämpötilassa heikentyi uudelleen, ja diffraktiopiikki 20,4 °: ssa ei muuttunut merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että pienten glyserolin ja sorbitolin molekyylien lisääminen häiritsee molekyyliketjujen järjestettyä järjestystä ja tuhoaa alkuperäisen kiderakenteen vähentäen siten kalvon kiteyttämistä. Kuvasta voidaan nähdä, että glyserolilla on suuri vaikutus HPMC -kalvojen kiteytymiseen, mikä osoittaa, että glyserolilla ja HPMC: llä on hyvä yhteensopivuus, kun taas sorbitolilla ja HPMC: llä on huono yhteensopivuus. Plekterisaattorien rakenteellisesta analyysistä sorbitolissa on sokerirengasrakenne, joka on samanlainen kuin selluloosan, ja sen steerinen estevaikutus on suuri, mikä johtaa heikkoon kielletykseen sorbitolimolekyylien ja selluloosamolekyylien välillä, joten sillä on vähän vaikutusta selluloosan kiteytymiseen.

[48].

3.3.3 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin

Vetolujuutta ja pidentymistä kalvon tauolla käytetään parametreina sen mekaanisten ominaisuuksien arvioimiseksi, ja mekaanisten ominaisuuksien mittaus voi arvioida sen soveltamisen tietyillä aloilla. Kuvio 3.3 näyttää vetolujuuden ja pidentymisen muutoksen HPMC -kalvojen tauolla pehmittimien lisäämisen jälkeen.

Kuva.3.3 Glyserolin tai sorbitolumonin vaikutus HPMC -kalvojen koneen ominaisuuksiin

Kuviosta 3.3 (a) voidaan nähdä, että glyserolin lisäämisen myötä HPMC -kalvon murtumisessa kasvaa ensin ja sitten laskee, kun taas vetolujuus vähenee ensin nopeasti, kasvaa sitten hitaasti ja sitten edelleen vähenee. HPMC -kalvon murtumisessa lisääntyi ensin ja sitten laski, koska glyserolilla on enemmän hydrofiilisiä ryhmiä, mikä tekee materiaalista ja vesimolekyyleistä vahva hydraatiovaikutus [71], mikä parantaa kalvon joustavuutta. Glyserolin lisäyksen jatkuvan lisääntymisen myötä HPMC -kalvon murtamisen pidentyminen vähenee, tämä johtuu siitä, että glyseroli tekee HPMC -molekyyliketjun aukon suuremman ja makromolekyylien välinen takertuminen vähenee, ja elokuva on taipuvainen murtautumaan, kun elokuva stressaantuu stressaantuneeksi, mikä vähentää elokuvan taukoa. Syynä vetolujuuden nopeaan vähentymiseen on: pienten glyserolin pienten molekyylien lisääminen häiritsee HPMC -molekyyliketjujen välistä tiivistä järjestelyä, heikentää makromolekyylien välistä vuorovaikutusvoimaa ja vähentää kalvon vetolujuutta; Vetolujuus Pieni lisäys molekyyliketjujärjestelyn näkökulmasta sopiva glyseroli lisää HPMC -molekyyliketjujen joustavuutta tietyssä määrin, edistää polymeerimolekyyliketjujen järjestelyä ja saa kalvon vetolujuuden hiukan lisääntymään; Kuitenkin, kun glyserolia on liikaa, molekyyliketjut on kuitenkin järjestetty samanaikaisesti järjestetyn järjestelyn kanssa, ja järjestäytymisnopeus on korkeampi kuin järjestetyn järjestelyn [72], mikä vähentää kalvon kiteyttämistä, mikä johtaa HPMC-kalvon alhaiseen vetolujuuteen. Koska karkaistava vaikutus on HPMC -kalvon vetolujuuden kustannuksella, lisätyn glyserolin määrän ei pitäisi olla liikaa.

Kuten kuviossa 3.3 (b) esitetään, kun HPMC -kalvon murtamisessa oli sorbitoli, pidennys kasvoi ensin ja laski sitten. Kun sorbitolin määrä oli 0,15%, HPMC -kalvon tauolla oleva pidennys saavutti 45%ja sitten elokuvan tauon pidennys väheni vähitellen. Vetolujuus vähenee nopeasti ja vaihtelee sitten noin 50 megapikselin ja jatkuvan sorbitolin lisäämisen myötä. Voidaan nähdä, että kun lisätyn sorbitolin määrä on 0,15%, plastisointivaikutus on paras. Tämä johtuu siitä, että pienten molekyylien lisääminen sorbitolia häiritsee molekyyliketjujen säännöllistä järjestelyä, mikä tekee aukon suurempien molekyylien välillä, vuorovaikutusvoima vähenee ja molekyylejä on helppo liu'uttaa, joten kalvon tauon pidentyminen kasvaa ja vetolujuus laskee. Kun sorbitolin määrä jatkoi kasvuaan, pidennys kalvon tauon aikana laski jälleen, koska pienet sorbitolin molekyylit olivat täysin dispergoituneet makromolekyylien välillä, mikä johti makromolekyylien välisten takertumispisteiden asteittaiseen vähentymiseen ja pidentymisen vähenemiseen elokuvan murtumisessa.

Vertaamalla glyserolin ja sorbitolin plastisoivia vaikutuksia HPMC -kalvoihin, 0,15%: n glyserolin lisääminen voi lisätä pidentymistä kalvon tauolla noin 50%: iin; Vaikka lisäämällä 0,15% sorbitolia voi lisätä vain pidentymistä kalvon tauolla, nopeus saavuttaa noin 45%. Vetolujuus laski ja lasku oli pienempi, kun glyseroli lisättiin. Voidaan nähdä, että glyserolin plastisoiva vaikutus HPMC -kalvoon on parempi kuin sorbitolin.

3.3.4 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin

(a) glyseroli (b) sorbitoli

Kuva.3

Valon läpäisevyys ja utu ovat tärkeitä parametreja pakkauskalvon läpinäkyvyydelle. Pakattujen tavaroiden näkyvyys ja selkeys riippuvat pääasiassa pakkauskalvon valon läpäisystä ja sameesta. Kuten kuvassa 3.4 esitetään, glyserolin ja sorbitolin lisääminen vaikuttivat molemmat HPMC -kalvojen, erityisesti utu, optisiin ominaisuuksiin. Kuvio 3.4 (a) on kuvaaja, joka näyttää glyserolin lisäyksen vaikutuksen HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin. Glyserolin lisäämisen myötä HPMC -kalvojen läpäisevyys kasvoi ensin ja laski sitten maksimiarvon noin 0,25%; Taito kasvoi nopeasti ja sitten hitaasti. Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että kun glyserolin lisäysmäärä on 0,25%, kalvon optiset ominaisuudet ovat parempia, joten glyserolin lisäysmäärä ei saisi ylittää 0,25%. Kuvio 3.4 (b) on kuvaaja, joka näyttää sorbitolin lisäyksen vaikutuksen HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin. Kuvasta voidaan nähdä, että sorbitolin lisäämisen myötä HPMC -kalvojen utu kasvaa ensin, sitten vähenee hitaasti ja kasvaa sitten ja läpäisevyys kasvaa ensin ja sitten kasvaa. vähentynyt, ja valon läpäisevyys ja utu näyttivät piikit samanaikaisesti, kun sorbitolin määrä oli 0,45%. Voidaan nähdä, että kun lisätyn sorbitolin määrä on välillä 0,35 - 0,45%, sen optiset ominaisuudet ovat parempia. Vertaamalla glyserolin ja sorbitolin vaikutuksia HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin, voidaan nähdä, että sorbitolilla on vähän vaikutusta kalvojen optisiin ominaisuuksiin.

Yleisesti ottaen materiaaleilla, joilla on korkea valon läpäisy, on alhaisempi samea, ja päinvastoin, mutta näin ei aina ole. Joillakin materiaaleilla on suuri valon läpäisevyys, mutta myös korkeat utuarvot, kuten ohutkalvot, kuten himmeä lasi [73]. Tässä kokeessa valmistettu kalvo voi valita sopivan pehmittimen ja lisäysmäärän tarpeiden mukaan.

3.3.5 Glyserolin ja sorbitolin vaikutukset HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen

(a) glyseroli （b） sorbitoli

Kuva.3

Kuvio 3.5 näyttää glyserolin ja sorbitolin vaikutuksen HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen. Kuvasta voidaan nähdä, että Plastictories -pitoisuuden lisääntyessä HPMC -kalvon vesiliukoisuusaika on pidentynyt, toisin sanoen HPMC -kalvon vesiliukoisuus vähenee vähitellen, ja glyserolilla on suurempi vaikutus HPMC -kalvon vesiliukoisuuteen kuin sorbitol. Syy siihen, miksi hydroksipropyylimetyyliselluloosa on hyvä veden liukoisuus johtuu suuresta määrästä hydroksyyliryhmiä sen molekyylissä. Infrapunaspektrin analyysin perusteella voidaan nähdä, että glyserolin ja sorbitolin lisäämisen myötä HPMC -kalvon hydroksyylivihjelmän piikki heikentyy, mikä osoittaa, että HPMC -molekyylin hydroksyyliryhmien lukumäärä vähenee ja hydrofiilisen ryhmän vähenee, joten HPMC -kalvon vesiliukoisuus vähenee.

3.4 Tämän luvun osiot

Yllä olevan HPMC -kalvojen suorituskykyanalyysin avulla voidaan nähdä, että pehmittimien glyseroli ja sorbitoli parantavat HPMC -kalvojen mekaanisia ominaisuuksia ja lisäävät pidentymistä kalvojen tauolla. Kun glyserolin lisääminen on 0,15%, HPMC -kalvojen mekaaniset ominaisuudet ovat suhteellisen hyviä, vetolujuus on noin 60mPa ja tauon pidentyminen on noin 50%; Kun glyserolin lisääminen on 0,25%, optiset ominaisuudet ovat parempia. Kun sorbitolin pitoisuus on 0,15%, HPMC -kalvon vetolujuus on noin 55mPa, ja tauon pidentyminen nousee noin 45%: iin. Kun sorbitolin sisältö on 0,45%, kalvon optiset ominaisuudet ovat parempia. Molemmat pehmittimet vähensivät HPMC -kalvojen veden liukoisuutta, kun taas sorbitolilla oli vähemmän vaikutusta HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen. Kahden pehmittimen vaikutusten vertailu HPMC -kalvojen ominaisuuksiin osoittaa, että glyserolin plastisoiva vaikutus HPMC -kalvoihin on parempi kuin sorbitolin.

Luku 4 silloitusaineiden vaikutukset HPMC-vesiliukoisiin pakkauskalvoihin

4.1 Johdanto

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa sisältää paljon hydroksyyliryhmiä ja hydroksipropoksiryhmiä, joten sillä on hyvä veden liukoisuus. Tämä artikkeli käyttää hyvää vesiliukoisuuttaan uuden vihreän ja ympäristöystävällisen vesiliukoisen pakkauskalvon valmistelemiseen. Vesiliukoisen kalvon levittämisestä riippuen useimmissa sovelluksissa vaaditaan vesiliukoisen kalvon nopea liukeneminen, mutta joskus toivotaan myös viivästynyttä liukenemista [21].

Siksi tässä luvussa glutaraldehydiä käytetään modifioituna silloitusaineena hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoisessa pakkauskalvossa, ja sen pinta on silloitettu kalvon muuttamiseksi kalvon vesiliukoisuuden vähentämiseksi ja vesisolubyyden vesiliukoisuuden vähentämiseksi. Pääasiassa tutkittiin erilaisten glutaraldehydin tilavuuden lisäysten vaikutuksia veden liukoisuuteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja optisten ominaisuuksien optisiin ominaisuuksiin ja optisiin ominaisuuksiin.

4.2 Kokeellinen osa

4.2.1 Kokeelliset materiaalit ja instrumentit

Taulukko 4.1 Kokeelliset materiaalit ja tekniset tiedot

4.2.2 Näytteen valmistelu

1) punnitus: Punnitse tietty määrä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (5%) elektronisella tasapainolla;

2) Liukeneminen: Punnittu hydroksipropyylimetyyliselluloosa lisätään valmistettuun deionisoituun veteen, sekoitetaan huoneenlämpötilassa ja paineessa, kunnes se on täysin liuennut, ja sitten erilaiset määrät glutaraldehydiä (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), sekoitettu tasaisesti, olkoon tietyn ajanjakson ajan (defoaming) ja filmi-filmin kanssa. Glutaraldehydi lisättyjä määriä saadaan;

3) Kalvonvalmistus: Injektoi kalvo, joka muodostaa nestettä Glass Petri -lautaseen ja heittää kalvon, laita se 40 ~ 50 ° C: n ilmakuivauslaatikkoon, tehdä kalvo, tee kalvo, jonka paksuus on 45 μm, paljasta elokuvan ja laita se kuivauslaatikkoon varmuuskopiointiin.

4.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus

4.2.3.1 Infrapuna-absorptiospektroskopia (FT-IR) -analyysi

HPMC -kalvojen infrapuna -sumu määritettiin käyttämällä Nicolet 5700 Fourier -infrapunaspektrometriä, jonka on tuottanut amerikkalainen termoelektrisen yrityksen Sulje spektri.

4.2.3.2 Laajakulma röntgendiffraktio (XRD) -analyysi

Laajakulma-röntgendiffraktio (XRD) on aineen kiteytystilan analyysi molekyylitasolla. Tässä artikkelissa ohuen kalvon kiteytystila määritettiin käyttämällä Sveitsin Thermo ARL: n tuottamaa ARL/XTRA-röntgendiffraktometriä. Mittausolosuhteet: Röntgenlähde on nikkelisuodatin Cu-Ka-viiva (40 kV, 40 mA). Skannauskulma välillä 0 ° - 80 ° (2). Skannausnopeus 6 °/min.

4.2.3.3 Veden liukoisuuden määrittäminen: Sama 2.2.3.4

4.2.3.4 Mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen

Instron (5943) -laitteiden (Shanghain) testauslaitteiden miniatyyrielektronista yleistä vetolujuuden testauslaitetta GB13022-92: n testimenetelmän mukaan muovikalvojen vetolujuuksien testimenetelmä, testi 25 ° C: ssa, 50% RH-olosuhteet, valitut näytteet, joilla on tasainen paksuus ja puhdas pinta ilman epäpuhtauksia.

4.2.3.5 Optisten ominaisuuksien määrittäminen

Valitse valon läpäisyjen testaaja, valitse testattava näyte puhtaalla pinnalla ja ei rypyt ja mittaa kalvon valon läpäisy ja utu huoneenlämpötilassa (25 ° C ja 50%RH).

4.2.4 Tietojenkäsittely

Kokeelliset tiedot jalostettiin Excel -ohjelmalla ja grafoitiin lähtöohjelmistolla.

4.3 Tulokset ja keskustelu

4.3.1 Glutaraldehydi-ristikkäisten HPMC-kalvojen infrapuna-absorptiospektrit

Kuva.4.1 FT-IR HPMC-kalvoista erilaisella glutaraldehydi-pitoisuudella

Infrapuna -absorptiospektroskopia on tehokas keino karakterisoida molekyylirakenteessa olevia funktionaalisia ryhmiä ja tunnistaa funktionaalisia ryhmiä. Hydroksipropyylimetyyliselluloosan rakenteellisten muutosten ymmärtämiseksi edelleen modifioinnin jälkeen tehtiin infrapunakokeet HPMC -kalvoissa ennen modifiointia ja sen jälkeen. Kuvio 4.1 näyttää HPMC -kalvojen infrapunaspektrit, joissa on erilaiset määrät glutaraldehydiä, ja HPMC -kalvojen muodonmuutos

Värähtelevien imeytymishuipunsa -OH: n lähellä on lähellä 3418 cm-1 ja 1657 cm-1. HPMC-kalvojen silloittuneiden ja kiistattomien infrapunaspektrien vertaamalla voidaan nähdä, että glutaraldehydin lisäämisen myötä -OH: n värähtelypiikit 3418cm-1 ja 1657cm-hydroksyyliryhmän absorptiohuippu oli merkittävästi heikentynyt, mikä on heikentynyt. Molekyyli väheni, mikä johtui silloitusreaktiosta joidenkin HPMC: n hydroksyyliryhmien ja glutaraldehydin Dialdehydiryhmän välillä [74]. Lisäksi havaittiin, että glutaraldehydin lisääminen ei muuttanut HPMC: n kunkin ominais -absorptiopiikin sijaintia, mikä osoittaa, että glutaraldehydin lisääminen ei tuhoa itse HPMC: n ryhmiä.

4.3.2 Glutaraldehydi-CrossLinked HPMC -elokuvien XRD-kuviot

Suorittamalla röntgendiffraktio materiaalilla ja analysoimalla sen diffraktiomallia, se on tutkimusmenetelmä, jolla saadaan tietoa, kuten atomien tai molekyylien rakenne tai morfologia materiaalin sisällä. Kuvio 4.2 esittää HPMC -kalvojen XRD -kuvioita erilaisilla glutaraldehydi -lisäyksillä. Glutaraldehydin lisäyksen lisääntyessä HPMC: n diffraktiopiikkien voimakkuus noin 9,5 ° ja 20,4 ° heikentyivät, koska glutaraldehydimolekyylin aldehydit heikentyivät. Sidosreaktio tapahtuu HPMC-molekyylin hydroksyyliryhmän ja hydroksyyliryhmän välillä, joka rajoittaa molekyyliketjun liikkuvuutta [75], mikä vähentää HPMC-molekyylin järjestäistä järjestelykykyä.

Kuva.4.2 HPMC -kalvojen XRD erilaisella glutaraldehydi -pitoisuudella

4.3.3 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen

Kuva.4.3 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen veden liukoisuuteen

Kuviosta 4.3 Erilaisten glutaraldehydi -lisäysten vaikutus HPMC -kalvojen vesiliukoisuuteen voidaan nähdä, että glutaraldehydiannoksen lisääntyessä HPMC -kalvojen vesiliukoisuusaika on pitkäaikainen. Sidosreaktio tapahtuu glutaraldehydin aldehydiryhmän kanssa, mikä johtaa merkittävästi HPMC-molekyylin hydroksyyliryhmien lukumäärään, mikä pidentää HPMC-kalvon vesiliukoisuutta ja vähentää HPMC-kalvon vesiliukoisuutta.

4.3.4 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin

Kuva.4.4 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen vetolujuuteen ja rikkoutumiseen

Glutaraldehydipitoisuuden vaikutuksen tutkimiseksi HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin testattiin vetolujuus ja pidentyminen modifioitujen kalvojen tauolla. Esimerkiksi 4.4 on kaavio glutaraldehydi -lisäyksen vaikutuksesta vetolujuuteen ja pidentymiseen elokuvan tauolla. Glutaraldehydin lisäyksen lisääntyessä vetolujuus ja pidentyminen HPMC -kalvojen tauolla kasvoivat ensin ja laskivat sitten. trendi. Koska glutaraldehydin ja selluloosan silloittuminen kuuluu eetterifikaatioon silloittamiseen, kun HPMC-kalvoon on lisätty glutaraldehydin, kaksi glutaraldehydimolekyylin aldehydiryhmää ja HPMC HPMC -elokuvat. Jatkuvan glutaraldehydin lisäämisen myötä liuoksen silloitustiheys kasvaa, mikä rajoittaa molekyylien välistä suhteellista liukumista, ja molekyylisegmenttejä ei ole helposti suuntautunut ulkoisen voiman vaikutukseen, mikä osoittaa, että HPMC-ohuiden kalvojen mekaaniset ominaisuudet purkaavat makroskopisesti [76]]. Kuviosta 4.4 glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin osoittaa, että kun glutaraldehydin lisääminen on 0,25%, silloitusvaikutus on parempi ja HPMC -kalvojen mekaaniset ominaisuudet ovat parempia.

4.3.5 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin

Valon läpäisevyys ja utu ovat kaksi erittäin tärkeää pakkauskalvojen optisia suorituskykyparametreja. Mitä suurempi läpäisy, sitä parempi kalvon läpinäkyvyys; Haze, joka tunnetaan myös nimellä sameus, osoittaa elokuvan epäselvyyden asteen ja mitä suurempi utu, sitä huonompi elokuvan selkeys. Kuvio 4.5 on glutaraldehydin lisäämisen vaikutuskäyrä HPMC -kalvojen optisiin ominaisuuksiin. Kuviosta voidaan nähdä, että glutaraldehydin lisäämisen lisääntyessä valon läpäisevyys kasvaa ensin hitaasti, kasvaa sitten nopeasti ja laskee sitten hitaasti; Haze se laski ensin ja sitten lisääntyi. Kun glutaraldehydin lisääminen oli 0,25%, HPMC -kalvon läpäisevyys saavutti maksimiarvon 93%ja utu saavutti vähimmäisarvon 13%. Tällä hetkellä optinen suorituskyky oli parempi. Syynä optisten ominaisuuksien lisääntymiseen on silloitusreaktio glutaraldehydimolekyylien ja hydroksipropyylimetyyliselluloosan välillä, ja molekyylien välinen järjestely on kompakti ja tasaisempi, mikä lisää HPMC-kalvojen optisia ominaisuuksia [77-79]. Kun silloitusaine on liiallinen, silloituskohdat ovat ylikyllästymättömiä, järjestelmän molekyylien välinen suhteellinen liukuminen on vaikeaa ja geeliilmiötä on helppo esiintyä. Siksi HPMC -kalvojen optiset ominaisuudet vähenevät [80].

Kuva.4.5 Glutaraldehydin vaikutus HPMC -kalvojen optiseen ominaisuuteen

4.4 Tämän luvun osiot

Edellä esitetyn analyysin avulla tehdään seuraavat päätelmät:

1) Glutaraldehydi-ristikkäisen HPMC-kalvon infrapunaspektri osoittaa, että glutaraldehydi- ja HPMC-kalvot käyvät läpi silloittavan reaktion.

2) On tarkoituksenmukaisempaa lisätä glutaraldehydi välillä 0,25% - 0,44%. Kun glutaraldehydin lisäysmäärä on 0,25%, HPMC -kalvon kattavat mekaaniset ominaisuudet ja optiset ominaisuudet ovat parempia; Sidoksen jälkeen HPMC-kalvon vesiliukoisuus on pitkäaikainen ja veden liukoisuus vähenee. Kun glutaraldehydin lisäysmäärä on 0,44%, veden liukoisuusaika saavuttaa noin 135 minuuttia.

Luku 5 Luonnollinen antioksidantti HPMC -vesiliukoinen pakkauskalvo

5.1 Johdanto

Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon levittämisen laajentamiseksi elintarvikepakkauksissa käytetään tässä luvussa bambulehden antioksidanttia (AOB) luonnollisena antioksidanttiaineena ja käyttää liuosvaluukalokalvonmuodostusmenetelmää luonnollisten bambu-lehtien antioksidanttien valmistamiseksi, joilla on erilaiset massafraktiot. Antioksidantti HPMC-vesiliukoinen pakkauskalvo, tutkii antioksidanttiominaisuuksia, veden liukoisuutta, kalvon mekaanisia ominaisuuksia ja optisia ominaisuuksia ja tarjoavat perustan sen sovellukselle elintarvikepakkausjärjestelmissä.

5.2 Kokeellinen osa

5.2.1 Kokeelliset materiaalit ja kokeelliset instrumentit

TAB.5.1 Kokeelliset materiaalit ja tekniset tiedot

Tab.5.2 Kokeelliset laitteet ja tekniset tiedot

5.2.2 Näytteen valmistelu

Valmista hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoiset pakkauskalvot, joissa on erilaiset määrät bambulehden antioksidantteja liuosvalumenetelmällä: Valmista 5%hydroksipropyylimetyyliselluloosa-vesiliuosta, sekoita tasaisesti ja lisää sitten hydroksipropyylimetyyliselluloosa-prosenttiosuus (0,01%, 0,03%, 0.05, 0,07. 0,09%) bambulehden antioksidantteja selluloosan kalvonmuodostusliuokseen ja jatka sekoittamista

Sekoitetaan täysin, anna seistä huoneenlämpötilassa 3-5 minuuttia (defoaming) HPMC-kalvojen muodostavien liuosten valmistamiseksi, jotka sisältävät bambulehden antioksidantteja erilaisia ​​massafraktioita. Kuivaa se räjähdyskuivausuunissa ja laita se kuivausuuniin myöhempää käyttöä varten kalvon kuorimisen jälkeen. Valmistettua hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoista pakkauskalvoa, joka on lisätty bambulehden antioksidantilla, kutsutaan lyhyeksi AOB/HPMC-kalvoksi.

5.2.3 Karakterisointi ja suorituskyvyn testaus

5.2.3.1 Infrapuna-absorptiospektroskopia (FT-IR) -analyysi

HPMC -kalvojen infrapuna -absorptiospektrit mitattiin ATR -tilassa käyttämällä Thermoelectic Corporationin tuottamaa NICOLET 5700 Fourier -muunnosinfrapunaspektrometriä.

5.2.3.2 Laajakulma röntgendiffraktio (XRD) Mittaus: Sama 2.2.3.1

5.2.3.3 Antioksidanttiominaisuuksien määrittäminen

Valmistettujen HPMC -kalvojen ja AOB/HPMC -kalvojen antioksidanttiominaisuuksien mittaamiseksi tässä kokeessa käytettiin DPPH: n vapaaseen radikaalin poistomenetelmää kalvojen poistonopeuden mittaamiseksi DPPH -vapaiden radikaalien mitattamiseksi epäsuorasti kalvojen hapettumiskestävyyden mittaamiseksi.

DPPH -liuoksen valmistus: Liuota varjostusolosuhteissa 2 mg DPPH: ta 40 ml: aan etanoli -liuotinta ja sonikoi 5 minuutin ajan liuoksen yhtenäisen tekemiseksi. Säilytä jääkaapissa (4 ° C) myöhempää käyttöä varten.

Viitaten Zhong Yuanshengin [81] kokeelliseen menetelmään, pienellä modifioinnilla A0 -arvon mittaus: Ota 2 ml DPPH -liuosta koeputkeen, lisää sitten 1 ml tislattua vettä ravistamaan ja sekoittumaan ja mittaa A -arvo (519NM) UV -spektrofotometrin kanssa. on A0. Arvon mittaus: Lisää 2 ml DPPH -liuosta koeputkeen, lisää sitten 1 ml HPMC -ohutkalvoliuosta sekoittamiseksi huolellisesti, mittaa arvo UV -spektrofotometrillä, ota vettä tyhjäksi ohjaukseksi ja kolme rinnakkaista tietoa jokaiselle ryhmälle. DPPH: n vapaan radikaalin poistonopeuden laskentamenetelmä viittaa seuraavaan kaavaan,

Kaavassa: A on näytteen absorbanssi; A0 on tyhjä ohjaus

5.2.3.4 Mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen: Sama kuin 2.2.3.2

5.2.3.5 Optisten ominaisuuksien määrittäminen

Optiset ominaisuudet ovat tärkeitä indikaattoreita pakkauskalvojen läpinäkyvyydestä, mukaan lukien pääasiassa kalvon läpäisy ja utu. Kalvojen läpäisevyys ja utu mitattiin läpäisyjen testaajalla. Kalvojen valon läpäisevyys ja utu mitattiin huoneenlämpötilassa (25 ° C ja 50% RH) testinäytteissä, joissa oli puhtaat pinnat eikä rypyt.

5.2.3.6 Veden liukoisuuden määrittäminen

Leikkaa 30 mm × 30 mm: n kalvo, jonka paksuus on noin 45 μm, lisää 100 ml vettä 200 ml: n dekantterilasiin, aseta kalvo vielä veden pinnan keskelle ja mittaa kalvon katoamisen ajan kokonaan. Jos elokuva tarttuu dekantterilasiin, se on mitattava uudelleen, ja tulos pidetään keskiarvona 3 kertaa, yksikkö on min.

5.2.4 Tietojenkäsittely

Kokeelliset tiedot jalostettiin Excel -ohjelmalla ja grafoitiin lähtöohjelmistolla.

5.3 Tulokset ja analyysi

5.3.1 FT-IR-analyysi

Kuva5.1 FTIR HPMC- ja AOB/HPMC -kalvoista

Orgaanisissa molekyyleissä kemiallisia sidoksia tai funktionaalisia ryhmiä muodostavat atomit ovat jatkuvan tärinän tilassa. Kun orgaaniset molekyylit säteilytetään infrapunavalolla, molekyylien kemialliset sidokset tai funktionaaliset ryhmät voivat absorboida värähtelyjä, jotta molekyylin kemiallisista sidoksista tai funktionaalisista ryhmistä koskevat tiedot voidaan saada. Kuvio 5.1 esittää HPMC -kalvon ja AOB/HPMC -elokuvan FTIR -spektrit. Kuviosta 5 voidaan nähdä, että hydroksipropyylimetyyliselluloosan ominainen luuston värähtely on pääosin keskittynyt 2600 ~ 3700 cm-1 ja 750 ~ 1700 cm-1. Vahva värähtelytaajuus 950-1250 cm-1 -alueella on pääasiassa CO-luurankojen venyttämisen värähtelyn ominaisalue. HPMC-kalvon absorptiokaista lähellä 3418 cm-1: tä johtuu OH-sidoksen venytys tärinästä ja hydroksyyliryhmän absorptiohuipuista hydroksiproksopoksiryhmässä 1657 cm-1: ssä johtuu kehyksen venyttävästä värähtelystä [82]. Absorptiopiikit 1454 cm-1, 1373 cm-1, 1315 cm-1 ja 945 cm-1 normalisoitiin epäsymmetristen, symmetristen muodonmuutosten värähtelyihin, tason sisäiseen ja tason ulkopuoliseen taivutusvärähtelyihin, jotka kuuluvat -CH3: een [83]. HPMC: tä muokattiin AOB: lla. AOB: n lisäämisen myötä AOB/HPMC: n kunkin ominaispiikin sijainti ei siirtynyt, mikä osoittaa, että AOB: n lisääminen ei tuhonnut itse HPMC: n ryhmiä. AOB/HPMC-kalvon absorptiokaistan OH-sidoksen venytys tärinä lähellä 3418 cm-1: tä on heikentynyt, ja piikkimuodon muutos johtuu pääasiassa viereisten metyyli- ja metyleeninauhojen muutoksesta vedyn sidoksen induktion vuoksi. 12], voidaan nähdä, että AOB: n lisäämisellä on vaikutusta molekyylien välisiin vety sidoksiin.

5.3.2 XRD -analyysi

Kuva 5.2 HPMC: n XRD ja AOB/

Kuva.5.2 HPMC: n ja AOB/HPMC -kalvojen XRD

Kalvojen kiteinen tila analysoitiin laajakulma-röntgendiffraktiolla. Kuvio 5.2 näyttää HPMC -elokuvien ja AAOB/HPMC -elokuvien XRD -kuviot. Kuvasta voidaan nähdä, että HPMC -kalvossa on 2 diffraktiopiikkiä (9,5 °, 20,4 °). AOB: n lisäämisen myötä diffraktiopiikkien noin 9,5 ° ja 20,4 ° ovat merkittävästi heikentyneet, mikä osoittaa, että AOB/HPMC -kalvon molekyylit on järjestetty järjestetyllä tavalla. Kyky laski, mikä osoittaa, että AOB: n lisääminen häiritsi hydroksipropyylimetyyliselluloosamolekyyliketjun järjestelyjä, tuhosi molekyylin alkuperäisen kiderakenteen ja vähensi hydroksipropyylimetyyliselluloosan säännöllistä järjestystä.

5.3.3 Antioksidanttiominaisuudet

Erilaisten AOB -lisäysten vaikutuksen tutkimiseksi AOB/HPMC -kalvojen hapettumiskestävyyteen, tutkittiin kalvoja, joiden AOB: n lisäys (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) tutkittiin vastaavasti. Pohjan poistonopeuden vaikutus, tulokset on esitetty kuvassa 5.3.

Kuva.5

Kuviosta 5.3 voidaan nähdä, että AOB -antioksidantin lisääminen paransi merkittävästi HPMC -kalvojen DPPH -radikaalien poistumisnopeutta, toisin sanoen kalvojen antioksidanttiominaisuuksia parannettiin, ja AOB -lisäyksen lisääntyessä DPPH -radikaalien poistuminen laski ensin asteittain vähensi asteittain. Kun AOB: n lisäysmäärä on 0,03%, AOB/HPMC-elokuvalla on paras vaikutus DPPH-vapaiden radikaalien poistoasteen määrään, ja sen DPPH-vapaiden radikaalien poistoaste saavuttaa 89,34%, ts. AOB/HPMC-elokuvalla on tällä hetkellä paras hapettumisen aiheuttama suorituskyky; Kun AOB -pitoisuus oli 0,05% ja 0,07%, AOB/HPMC -kalvon DPPH: n vapaan radikaalin poistoaste oli korkeampi kuin 0,01%: n ryhmän, mutta huomattavasti alhaisempi kuin 0,03%: n ryhmä; Tämä voi johtua liiallisista luonnollisista antioksidantteista. AOB: n lisääminen johti AOB -molekyylien agglomeraatioon ja epätasaiseen jakautumiseen kalvossa, mikä vaikuttaa siten AOB/HPMC -kalvojen antioksidanttivaikutuksen vaikutukseen. Voidaan nähdä, että kokeessa valmistetulla AOB/HPMC-kalvolla on hyvä antioksidaatioiden suorituskyky. Kun lisäysmäärä on 0,03%, AOB/HPMC-kalvon anti-hapettumisen suorituskyky on vahvin.

5.3.4 Veden liukoisuus

Kuviosta 5.4, bambulehden antioksidanttien vaikutus hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvojen vesiliukoisuuteen, voidaan nähdä, että erilaisilla AOB -lisäyksillä on merkittävä vaikutus HPMC -kalvojen vesiliukoisuuteen. AOB: n lisäämisen jälkeen AOB: n määrän lisääntyessä kalvon vesiliukoinen aika oli lyhyempi, mikä osoittaa, että AOB/HPMC-kalvon vesiliukoisuus oli parempi. Toisin sanoen AOB: n lisääminen parantaa kalvon AOB/HPMC -veden liukoisuutta. Edellisestä XRD -analyysistä voidaan nähdä, että AOB: n lisäämisen jälkeen AOB/HPMC -kalvon kiteisyys vähenee ja molekyyliketjujen välinen voima heikentyy, mikä helpottaa vesimolekyylien pääsyä AOB/HPMC -kalvoon, joten AOB/HPMC -kalvo on parantunut tietylle laajuudelle. Kalvon veden liukoisuus.

Kuva 5.4 AOB: n vaikutus HPMC -kalvojen vesiliukoiseen

5.3.5 Mekaaniset ominaisuudet

Kuva 5.5 AOB: n vaikutus HPMC -kalvojen vetolujuuteen ja murtumiseen

Ohuen kalvomateriaalien soveltaminen on yhä laajempaa, ja sen mekaanisilla ominaisuuksilla on suuri vaikutus kalvopohjaisten järjestelmien palvelukäyttäytymiseen, josta on tullut merkittävä tutkimuspiste. Kuvio 5.5 näyttää vetolujuuden ja pidentymisen AOB/HPMC -kalvojen taukokäyrissä. Kuvasta voidaan nähdä, että erilaisilla AOB -lisäyksillä on merkittäviä vaikutuksia kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin. AOB: n lisäämisen jälkeen AOB -lisäyksen lisääntyessä AOB/HPMC. Kalvon vetolujuus osoitti alaspäin suuntautuvan trendin, kun taas tauon venymä osoitti suuntauksen ensin kasvavan ja sitten vähenevän. Kun AOB -pitoisuus oli 0,01%, elokuvan tauon pidentyminen saavutti enimmäisarvon noin 45%. AOB: n vaikutus HPMC -kalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin on ilmeinen. XRD -analyysistä voidaan nähdä, että antioksidantin AOB: n lisääminen vähentää AOB/HPMC -kalvon kiteisyyttä vähentäen siten AOB/HPMC -kalvon vetolujuutta. Pitkitys tauon aikana kasvaa ensin ja laskee sitten, koska AOB: lla on hyvä veden liukoisuus ja yhteensopivuus ja se on pieni molekyylinen aine. Yhteensopivuusprosessin aikana HPMC: n kanssa molekyylien välinen vuorovaikutusvoima heikentyy ja kalvo pehmenee. Jäykkä rakenne tekee AOB/HPMC -kalvosta pehmeän ja elokuvan tauon pidentyminen kasvaa; Kun AOB kasvaa edelleen, AOB/HPMC -elokuvan pidentyminen vähenee, koska AOB/HPMC -elokuvan AOB -molekyylit tekevät makromolekyyleistä ketjujen välisen aukon, ja makromolekyylien välillä ei ole takertumispistettä, ja elokuvan välillä on helppoa rikkoutumista, ja se on strukoitu, kun filmi on aob/HP/HP -filmi, joka on aob/HP -filmi. vähenee.

5.3.6 Optiset ominaisuudet

Kuva.5.6 AOB: n vaikutus HPMC -kalvojen optiseen ominaisuuteen

Kuva 5.6 on kuvaaja, joka näyttää AOB/HPMC -kalvojen läpäisyn ja utumuutoksen. Kuviosta voidaan nähdä, että AOB: n määrän lisääntyessä AOB/HPMC -kalvon läpäisy vähenee ja utu kasvaa. Kun AOB -pitoisuus ei ylittänyt 0,05%, AOB/HPMC -kalvojen valon läpäisy- ja utumuutosnopeudet olivat hitaita; Kun AOB -pitoisuus ylitti 0,05%, valon läpäisyn ja utumuutosnopeudet kiihdytettiin. Siksi lisätyn AOB: n määrä ei saisi ylittää 0,05%.

5.4 Tämän luvun osiot

Bambu-lehtien antioksidantin (AOB) ottaminen luonnollisena antioksidanttina ja hydroksipropyylimetyyliselluloosana (HPMC) kalvojen muodostavana matriisina, uudentyyppinen luonnollinen antioksidanttipakkauskalvo valmistettiin liuoksen sekoittamalla ja näyttelijäkalvonmuodostusmenetelmällä. Tässä kokeessa valmistetulla AOB/HPMC-vesiliukoisella pakkauskalvolla on antioksidaation toiminnalliset ominaisuudet. AOB/HPMC -kalvon, jolla on 0,03% AOB: n, poistoaste on noin 89% DPPH -vapaiden radikaalien suhteen, ja poistotehokkuus on paras, mikä on parempi kuin ilman AOB: tä. HPMC -elokuva 61% parani. Myös veden liukoisuus paranee merkittävästi, ja mekaaniset ominaisuudet ja optiset ominaisuudet vähenevät. AOB/HPMC -kalvomateriaalien parantunut hapettumiskestävyys on laajentanut sen käyttöä ruokapakkauksissa.

VI: n luvun johtopäätös

1) HPMC-kalvonmuodostusliuoskonsentraation lisääntyessä kalvon mekaaniset ominaisuudet lisääntyivät ensin ja laskivat sitten. Kun HPMC-kalvonmuodostusliuoskonsentraatio oli 5%, HPMC-kalvon mekaaniset ominaisuudet olivat parempia ja vetolujuus oli 116MPA. Pitkitys tauolla on noin 31%; Optiset ominaisuudet ja veden liukoisuus vähenevät.

2) Kalvon muodostumisen lämpötilan noustessa kalvojen mekaaniset ominaisuudet lisääntyivät ensin ja laskivat sitten, optiset ominaisuudet paranivat ja veden liukoisuus laski. Kun kalvonmuodostuslämpötila on 50 ° C, yleinen suorituskyky on parempi, vetolujuus on noin 116mPa, valon läpäisy on noin 90%ja veden liukenemisaika on noin 55 minuuttia, joten kalvonmuodostuslämpötila sopii paremmin 50 ° C: ssa.

3) HPMC -kalvojen sitkeyden parantamiseksi käyttämällä glyserolia lisäämällä glyserolia, pidennys HPMC -kalvojen tauolla kasvoi merkittävästi, kun taas vetolujuus laski. Kun lisätyn glyserolin määrä oli välillä 0,15% - 0,25%, HPMC -kalvon tauolla oleva pidennys oli noin 50%ja vetolujuus oli noin 60mPa.

4) Sorbitolin lisäämisen myötä pidennys elokuvan tauolla kasvaa ensin ja sitten vähenee. Kun sorbitolin lisääminen on noin 0,15%, pidennys tauolla saavuttaa 45% ja vetolujuus on noin 55mPa.

5) Kahden pehmittimen, glyserolin ja sorbitolin lisääminen vähensi HPMC -kalvojen optisia ominaisuuksia ja veden liukoisuutta, ja lasku ei ollut suuri. Vertaamalla kahden pehmittimen plastisoivaa vaikutusta HPMC -kalvoihin, voidaan nähdä, että glyserolin plastisoiva vaikutus on parempi kuin sorbitolin.

6) Infrapuna-absorptiospektroskopian (FTIR) ja laajakulman röntgendiffraktioanalyysin avulla tutkittiin glutaraldehydin ja HPMC: n ja kiteisyyttä silloituksen jälkeen. Kun lisätään silloitusaine glutaraldehydiä, vetolujuus ja pidentyminen valmistettujen HPMC-kalvojen tauolla kasvoivat ensin ja laskivat sitten. Kun glutaraldehydin lisääminen on 0,25%, HPMC -kalvojen kattavat mekaaniset ominaisuudet ovat parempia; Sidoksen jälkeen vesiliukoisuusaika on pidentynyt ja vesiliukoisuus vähenee. Kun glutaraldehydin lisääminen on 0,44%, vesiliukoisuusaika saavuttaa noin 135 minuuttia.

7) Valmistetulla AOB/HPMC-vesiliukoisella pakkauskalvolla sopivan määrän AOB-luonnollista antioksidanttia HPMC-kalvon kalvojen muodostamisliuokseen on funktionaaliset ominaisuudet. AOB/HPMC -kalvo, jossa on 0,03% AOB, lisäsi 0,03% AOB: ta DPPH: n vapaiden radikaalien poistamiseen. Poistoaste on noin 89%, ja poistotehokkuus on paras, mikä on 61% korkeampi kuin HPMC -kalvo ilman AOB: ta. Myös veden liukoisuus paranee merkittävästi, ja mekaaniset ominaisuudet ja optiset ominaisuudet vähenevät. Kun lisäysmäärä 0,03% AOB, kalvon anti-hapettumisvaikutus on hyvä ja AOB/HPMC-kalvon anti-hapettumisen suorituskyvyn parantaminen laajentaa tämän pakkauskalvomateriaalin soveltamista elintarvikepakkauksissa.