Hidroksipropilmetilceliuliozės paruošimas ir savybės

Hidroksipropilmetilceliuliozė(HPMC) yra natūrali polimerinė medžiaga, turinti daug išteklių, atsinaujinanti, gerai tirpsta vandenyje ir sudaro plėvelę.Tai ideali žaliava ruošiant vandenyje tirpias pakavimo plėveles.

Vandenyje tirpi pakavimo plėvelė yra naujos rūšies žalios pakavimo medžiagos, kuriai buvo skiriamas didelis dėmesys Europoje ir JAV bei kitose šalyse.Jis ne tik saugus ir patogus naudoti, bet ir išsprendžia pakuočių atliekų išvežimo problemą.Šiuo metu vandenyje tirpios plėvelės kaip žaliavos daugiausia naudoja naftos pagrindu pagamintas medžiagas, tokias kaip polivinilo alkoholis ir polietileno oksidas.Nafta yra neatsinaujinantis išteklius, o dėl didelio masto naudojimo pritrūks išteklių.Taip pat yra vandenyje tirpių plėvelių, kuriose kaip žaliavos naudojamos natūralios medžiagos, tokios kaip krakmolas ir baltymai, tačiau šios vandenyje tirpios plėvelės turi prastų mechaninių savybių.Šiame darbe, naudojant hidroksipropilmetilceliuliozę kaip žaliavą, buvo paruošta naujo tipo vandenyje tirpi pakavimo plėvelė tirpalo liejimo plėvelės formavimo būdu.Buvo aptartas HPMC plėvelę sudarančio skysčio koncentracijos ir plėvelės formavimo temperatūros poveikis HPMC vandenyje tirpių pakavimo plėvelių atsparumui tempimui, pailgėjimui trūkimo metu, šviesos pralaidumui ir tirpumui vandenyje.Naudotas glicerolis, sorbitolis ir glutaraldehidas. Toliau gerina HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės veikimą.Galiausiai, siekiant išplėsti HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės naudojimą maisto pakuotėse, buvo naudojamas bambuko lapų antioksidantas (AOB), siekiant pagerinti HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės antioksidacines savybes.Pagrindinės išvados yra šios:

(1) Didėjant HPMC koncentracijai, padidėjo HPMC plėvelių tempiamasis stipris ir pailgėjimas, o šviesos pralaidumas sumažėjo.Kai HPMC koncentracija yra 5%, o plėvelės formavimo temperatūra yra 50 °C, visapusiškos HPMC plėvelės savybės yra geresnės.Šiuo metu tempiamasis stipris yra apie 116 MPa, pailgėjimas trūkimo metu yra apie 31%, šviesos pralaidumas yra 90%, o vandens tirpimo laikas yra 55 min.

(2) Plastifikatoriai glicerolis ir sorbitolis pagerino HPMC plėvelių mechanines savybes, o tai žymiai padidino jų pailgėjimą trūkimo metu.Kai glicerolio kiekis yra nuo 0,05% iki 0,25%, poveikis yra geriausias, o HPMC vandenyje tirpios pakuotės plėvelės pailgėjimas trūkimo metu siekia apie 50%;kai sorbitolio kiekis yra 0,15%, pailgėjimas trūkimo metu padidėja iki maždaug 45%.HPMC vandenyje tirpią pakavimo plėvelę modifikavus gliceroliu ir sorbitoliu, sumažėjo tempiamasis stipris ir optinės savybės, tačiau sumažėjimas nebuvo reikšmingas.

(3) Gliutaraldehido tinklinio ryšio HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės infraraudonųjų spindulių spektroskopija (FTIR) parodė, kad glutaraldehidas susijungė su plėvele, todėl sumažėjo HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės tirpumas vandenyje.Kai glutaraldehido buvo pridėta 0,25%, plėvelių mechaninės ir optinės savybės pasiekė optimalų.Kai glutaraldehido pridėta 0,44%, vandens tirpimo laikas siekė 135 min.

(4) Į HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės plėvelės formavimo tirpalą pridėjus atitinkamą kiekį AOB, galima pagerinti plėvelės antioksidacines savybes.Pridėjus 0,03 % AOB, AOB/HPMC plėvelės DPPH laisvųjų radikalų šalinimo greitis buvo apie 89 %, o šalinimo efektyvumas buvo geriausias, kuris buvo 61 % didesnis nei HPMC plėvelės be AOB ir vandens. tirpumas taip pat žymiai pagerėjo.

Raktažodžiai: vandenyje tirpi pakavimo plėvelė;hidroksipropilmetilceliuliozė;plastifikatorius;kryžminio ryšio agentas;antioksidantas.

Turinys

Santrauka………………………………………….………………………………………………………………………………………….I

SANTRAUKA…………………………………………………………………………………………………………………………… II

Turinys………………………………………….…………………………………………………………………………i

Pirmas skyrius Įvadas……………………………………….……………………………………………………………..1

1.1 Vandenyje tirpi plėvelė………………………………………………………………………………………………………….1

1.1.1 Polivinilo alkoholio (PVA) vandenyje tirpi plėvelė ……………………………………………………………… 1

1.1.2 Vandenyje tirpi polietileno oksido (PEO) plėvelė ………………………………………………………..2

1.1.3 Vandenyje tirpi plėvelė krakmolo pagrindu…………………………………………………………………………………….2

1.1.4 Baltymų pagrindu pagamintos vandenyje tirpios plėvelės…………………………………………………………………………….2

1.2 Hidroksipropilmetilceliuliozė ……………………………………………….. ………………………………………3

1.2.1 Hidroksipropilmetilceliuliozės struktūra ………………………………………… …………….3

1.2.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpumas vandenyje ………………………………………………………4

1.2.3 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelę formuojančios savybės ………………………………………….4

1.3 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės plastifikavimo modifikavimas…………………………………..4

1.4 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės kryžminio ryšio modifikavimas………………………………….5

1.5 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės antioksidacinės savybės………………………………….5

1.6 Temos pasiūlymas…………………………………………………………….…………………………………………….7

1.7 Tyrimo turinys …………………………………………………………………………………………………………..7

2 skyrius Hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpios pakavimo plėvelės paruošimas ir savybės………………………………………………………………………………………………… …………………………………….8

2.1 Įvadas …………………………………………………………………………………………………………………….8

2.2 Eksperimentinė dalis ……………………………………………………………….…………………………………………….8

2.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai………………………………………………………………….………..8

2.2.2 Mėginio paruošimas ……………………………………………………………………………………………………..9

2.2.3 Apibūdinimas ir veikimo patikrinimas …………………………………………….. ………………………….9

2.2.4 Duomenų tvarkymas…………………………………………….……………………………………………………………… 10

2.3 Rezultatai ir aptarimas ………………………………………………………………………………………………………10

2.3.1 Plėvelę sudarančio tirpalo koncentracijos poveikis HPMC plonoms plėvelėms ………………………….. …………………………………………………………… ……………………………………………………….10

2.3.2 Plėvelės susidarymo temperatūros įtaka HPMC plonoms plėvelėms …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………..13

2.4 Skyriaus santrauka …………………………………………………………………………………….. 16

3 skyrius Plastifikatorių poveikis HPMC vandenyje tirpioms pakavimo plėvelėms ……………………………………………………………………..17

3.1 Įvadas ……………………………………………………………………………………………………………… 17

3.2 Eksperimentinė dalis …………………………………………………………………………………………………………..17

3.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai ……………………………………………………………………………17

3.2.2 Mėginio paruošimas …………………………………………………………………………18

3.2.3 Apibūdinimas ir našumo tikrinimas ………………………………………….. ……………………….18

3.2.4 Duomenų tvarkymas……………………………………………………….…………………………………………..19

3.3 Rezultatai ir aptarimas …………………………………………………………………………………………19

3.3.1 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plonųjų plėvelių infraraudonųjų spindulių sugerties spektrui ……………………………………………………………………………………… ………………………………………….19

3.3.2 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plonų plėvelių XRD modeliams ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………..20

3.3.3 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plonų plėvelių mechaninėms savybėms………………………………………………………………………………………… ……………………………………………….21

3.3.4 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms…………………………………………………………………………………………… ………………………………………………22

3.3.5 Glicerolio ir sorbitolio įtaka HPMC plėvelių tirpumui vandenyje……….23

3.4 Skyriaus santrauka ……………………………………………………………………………………………………..24

4 skyrius Kryžminių sujungimų medžiagų poveikis HPMC vandenyje tirpioms pakavimo plėvelėms ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………25

4.1 Įvadas ……………………………………………………………………………………………………….25

4.2 Eksperimentinė dalis ……………………………………………………………………………………………25

4.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai ……………………………………………………………25

4.2.2 Mėginio paruošimas ………………………………………………………………………………………..26

4.2.3 Apibūdinimas ir veikimo patikrinimas …………………………………………….. ………….26

4.2.4 Duomenų tvarkymas…………………………………………………………….……………………………………………..26

4.3 Rezultatai ir aptarimas …………………………………………………………………………………………………27

4.3.1 Gliutaraldehidu susietų HPMC plonų plėvelių infraraudonųjų spindulių sugerties spektras…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………..27

4.3.2 Gliutaraldehido kryžminio ryšio HPMC plonų plėvelių XRD modeliai……………………………..27

4.3.3 Glutaraldehido poveikis HPMC plėvelių tirpumui vandenyje……………………..28

4.3.4 Glutaraldehido poveikis HPMC plonų plėvelių mechaninėms savybėms … 29

4.3.5 Gliutaraldehido poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms ……………………29

4.4 Skyriaus santrauka …………………………………………………………………………………….. 30

5 skyrius Natūralus antioksidantas HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė ……………………………..31

5.1 Įvadas …………………………………………………………………………………………………………………… 31

5.2 Eksperimentinė dalis …………………………………………………………………………………………………………31

5.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir eksperimentiniai instrumentai…………………………………………………31

5.2.2 Mėginio paruošimas ………………………………………………………………………………………………….32

5.2.3 Apibūdinimas ir veikimo bandymas …………………………………………….. ………………………32

5.2.4 Duomenų tvarkymas……………………………………………………….………………………………………………………33

5.3 Rezultatai ir analizė ………………………………………………………………………………………………………….33

5.3.1 FT-IR analizė ……………………………………………………………………………………………………… 33

5.3.2 XRD analizė ……………………………………………………………………………………………………..34

5.3.3 Antioksidacinės savybės ……………………………………………………………………………………………… 34

5.3.4 Tirpumas vandenyje ………………………………………………………………………………………………………….35

5.3.5 Mechaninės savybės ………………………………………………………………………………………………..36

5.3.6 Optinės charakteristikos ……………………………………………………………………………………………37

5.4 Skyriaus santrauka ……………………………………………………………………………………………………….37

6 skyrius Išvada …………………………………………………………….………………………………………..39

nuorodos………………………………………………………………………………………………………………………… 40

Mokslinių tyrimų rezultatai studijų metu ………………………………………………………………………..44

Padėka …………………………………………………………………………………………………………….46

Pirmas skyrius Įvadas

Vandenyje tirpi pakavimo plėvelė, kaip nauja ekologiška pakavimo medžiaga, plačiai naudojama įvairių gaminių pakuotėms užsienio šalyse (pvz., JAV, Japonijoje, Prancūzijoje ir kt.) [1].Vandenyje tirpi plėvelė, kaip rodo pavadinimas, yra plastikinė plėvelė, kurią galima ištirpinti vandenyje.Jis pagamintas iš vandenyje tirpių polimerinių medžiagų, kurios gali ištirpti vandenyje ir yra paruoštos specifiniu plėvelės formavimo procesu.Dėl ypatingų savybių labai tinka žmonėms pakuoti.Todėl vis daugiau mokslininkų pradėjo kreipti dėmesį į aplinkosaugos ir patogumo reikalavimus [2].

1.1 Vandenyje tirpi plėvelė

Šiuo metu vandenyje tirpios plėvelės daugiausia yra vandenyje tirpios plėvelės, kuriose kaip žaliavos naudojamos naftos pagrindu pagamintos medžiagos, tokios kaip polivinilo alkoholis ir polietileno oksidas, ir vandenyje tirpios plėvelės, kuriose kaip žaliavos naudojamos natūralios medžiagos, tokios kaip krakmolas ir baltymai.

1.1.1 Polivinilo alkoholio (PVA) vandenyje tirpi plėvelė

Šiuo metu pasaulyje plačiausiai naudojamos vandenyje tirpios plėvelės daugiausia yra vandenyje tirpios PVA plėvelės.PVA yra vinilo polimeras, kurį bakterijos gali naudoti kaip anglies šaltinį ir energijos šaltinį, gali būti suskaidytas veikiant bakterijoms ir fermentams [3] ], kuris priklauso biologiškai skaidomai polimerinei medžiagai, kurios kaina yra žema, puiki alyva. atsparumo, atsparumo tirpikliams ir dujų barjero savybės [4].PVA plėvelė pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, stipriu prisitaikymu ir gera aplinkos apsauga.Jis buvo plačiai naudojamas ir turi aukštą komercializavimo laipsnį.Tai bene plačiausiai naudojama ir didžiausia vandenyje tirpi pakavimo plėvelė rinkoje [5].PVA gerai skaidosi ir gali būti skaidomas mikroorganizmų, kad susidarytų CO2 ir H2O dirvožemyje [6].Dabar dauguma vandenyje tirpių plėvelių tyrimų yra jų modifikavimas ir maišymas, siekiant gauti geresnes vandenyje tirpias plėveles.Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] tyrė vandenyje tirpios pakavimo plėvelės, kurios pagrindinė žaliava yra PVA, paruošimą ir ortogoniniu eksperimentu nustatė optimalų masės santykį: oksiduotas krakmolas (O-ST) 20%, želatina 5%, glicerolis 16%, natrio dodecilsulfatas (SDS) 4%.Išdžiovinus gautą plėvelę mikrobangų krosnelėje, vandenyje tirpumo laikas kambario temperatūroje yra 101 s.

Sprendžiant iš dabartinės tyrimų situacijos, PVA plėvelė yra plačiai naudojama, pigi ir puiki įvairiomis savybėmis.Šiuo metu tai yra tobuliausia vandenyje tirpi pakavimo medžiaga.Tačiau PVA, kaip žaliava iš naftos, yra neatsinaujinantis išteklius, todėl jo žaliavos gamybos procesas gali būti užterštas.Nors JAV, Japonija ir kitos šalys įtraukė ją į netoksiškų medžiagų sąrašą, jos saugumas vis dar kelia abejonių.Tiek įkvėpimas, tiek nurijimas kenkia organizmui [8], ir to negalima pavadinti visiška žalia chemija.

1.1.2 Vandenyje tirpi polietileno oksido (PEO) plėvelė

Polietileno oksidas, dar žinomas kaip polietileno oksidas, yra termoplastinis, vandenyje tirpus polimeras, kurį galima maišyti su vandeniu bet kokiu santykiu kambario temperatūroje [9].Polietileno oksido struktūrinė formulė yra H-(-OCH2CH2-) n-OH, o jo santykinė molekulinė masė turės įtakos jo struktūrai.Kai molekulinė masė yra 200–20 000 diapazone, ji vadinama polietilenglikoliu (PEG), o didesnė nei 20 000 molekulinė masė gali būti vadinama polietileno oksidu (PEO) [10].PEO yra balti birūs granuliuoti milteliai, kuriuos lengva apdoroti ir formuoti.PEO plėvelės paprastai ruošiamos termoplastiniu būdu į PEO dervas pridedant plastifikatorių, stabilizatorių ir užpildų [11].

PEO plėvelė yra vandenyje tirpi plėvelė, kuri šiuo metu gerai tirpsta vandenyje, o jos mechaninės savybės taip pat yra geros, tačiau PEO pasižymi gana stabiliomis savybėmis, gana sudėtingomis skilimo sąlygomis ir lėtu skilimo procesu, kuris turi tam tikrą poveikį aplinkai ir galima naudoti daugumą pagrindinių jo funkcijų.PVA plėvelės alternatyva [12].Be to, PEO pasižymi ir tam tikru toksiškumu, todėl gaminių pakuotėse naudojamas retai [13].

1.1.3 Vandenyje tirpi plėvelė krakmolo pagrindu

Krakmolas yra natūralus didelės molekulinės masės polimeras, o jo molekulėse yra daug hidroksilo grupių, todėl tarp krakmolo molekulių yra stipri sąveika, todėl krakmolą sunku ištirpti ir apdoroti, o krakmolo suderinamumas yra prastas ir sunku sąveikauti su kitais polimerais.apdorojami kartu [14,15].Krakmolo tirpumas vandenyje prastas, o šaltame vandenyje išbrinksta ilgai, todėl vandenyje tirpioms plėvelėms ruošti dažnai naudojamas modifikuotas krakmolas, tai yra vandenyje tirpus krakmolas.Paprastai krakmolas yra chemiškai modifikuojamas tokiais metodais kaip esterifikavimas, eterinimas, skiepijimas ir kryžminis ryšys, siekiant pakeisti pradinę krakmolo struktūrą, taip pagerinant krakmolo tirpumą vandenyje [7,16].

Į krakmolo grupes įvesti eterinius ryšius cheminėmis priemonėmis arba naudoti stiprius oksidantus, kad sunaikintų būdingą krakmolo molekulinę struktūrą, kad gautumėte geresnių savybių modifikuotą krakmolą [17] ir gautumėte vandenyje tirpų krakmolą, pasižymintį geresnėmis plėvelę formuojančiomis savybėmis.Tačiau esant žemai temperatūrai, krakmolo plėvelė pasižymi itin prastomis mechaninėmis savybėmis ir prastu skaidrumu, todėl dažniausiai ją reikia ruošti maišant su kitomis medžiagomis, tokiomis kaip PVA, o tikroji naudojimo vertė nėra didelė.

1.1.4 Baltymų pagrindu vandenyje tirpus skiedinys

Baltymai yra biologiškai aktyvi natūrali makromolekulinė medžiaga, esanti gyvūnuose ir augaluose.Kadangi dauguma baltyminių medžiagų netirpsta vandenyje kambario temperatūroje, būtina išspręsti baltymų tirpumą vandenyje kambario temperatūroje, kad būtų paruoštos vandenyje tirpios plėvelės su baltymais kaip medžiagomis.Norint pagerinti baltymų tirpumą, juos reikia modifikuoti.Įprasti cheminio modifikavimo metodai apima deftaleminaciją, ftaloamidavimą, fosforilinimą ir kt. [18];modifikacijos poveikis yra pakeisti baltymo audinių struktūrą, taip padidinant tirpumą, želėją, tokios funkcijos kaip vandens sugėrimas ir stabilumas atitinka gamybos ir perdirbimo poreikius.Baltymų pagrindu pagamintos vandenyje tirpios plėvelės gali būti gaminamos kaip žaliavas naudojant žemės ūkio ir šalutinių produktų atliekas, pvz., gyvūnų plaukuotumą, arba specializuojantis daug baltymų turinčių augalų gamyboje žaliavoms gauti, nereikalaujant naftos chemijos pramonės ir medžiagos yra atsinaujinančios ir daro mažesnį poveikį aplinkai [19].Tačiau vandenyje tirpios plėvelės, pagamintos iš to paties baltymo kaip ir matrica, pasižymi blogomis mechaninėmis savybėmis ir mažai tirpsta vandenyje žemoje ar kambario temperatūroje, todėl jų taikymo sritis yra siaura.

Apibendrinant galima pasakyti, kad labai svarbu sukurti naują, atsinaujinančią, vandenyje tirpią pakavimo plėvelę, pasižyminčią puikiomis eksploatacinėmis savybėmis, siekiant pagerinti esamų vandenyje tirpių plėvelių trūkumus.

Hidroksipropilmetilceliuliozė (sutrumpintai HydroxyPropyl Methyl Cellulose, HPMC) yra natūrali polimerinė medžiaga, ne tik turtinga išteklių, bet ir netoksiška, nekenksminga, nebrangi, nekonkuruojanti su žmonėmis dėl maisto, o gamtoje gausu atsinaujinančių išteklių. [20] ].Jis turi gerą tirpumą vandenyje ir plėvelę formuojančias savybes, turi sąlygas paruošti vandenyje tirpias pakavimo plėveles.

1.2 Hidroksipropilmetilceliuliozė

Hidroksipropilmetilceliuliozė (sutrumpintai HydroxyPropyl Methyl Cellulose, HPMC), taip pat sutrumpintai vadinama hipromelioze, gaunama iš natūralios celiuliozės apdorojant šarminimą, modifikuojant eterinimą, neutralizuojant reakciją ir plovimo bei džiovinimo procesus.Vandenyje tirpus celiuliozės darinys [21].Hidroksipropilmetilceliuliozė pasižymi šiomis savybėmis:

(1) Gausūs ir atsinaujinantys šaltiniai.Hidroksipropilmetilceliuliozės žaliava yra gausiausia žemėje natūrali celiuliozė, kuri priklauso organiniams atsinaujinantiems ištekliams.

(2) Nekenksmingas aplinkai ir biologiškai skaidus.Hidroksipropilmetilceliuliozė yra netoksiška ir nekenksminga žmogaus organizmui, todėl gali būti naudojama medicinos ir maisto pramonėje.

(3) Platus naudojimo spektras.Kaip vandenyje tirpi polimerinė medžiaga, hidroksipropilmetilceliuliozė turi gerą tirpumą vandenyje, dispersiją, tirštėjimą, vandens sulaikymo ir plėvelės formavimo savybes ir gali būti plačiai naudojama statybinėse medžiagose, tekstilės gaminiuose ir kt., Maiste, kasdienėse cheminėse medžiagose, dangose ​​ir elektronikoje bei kitos pramonės sritys [21].

1.2.1 Hidroksipropilmetilceliuliozės struktūra

HPMC gaunamas iš natūralios celiuliozės po šarminimo, o dalis jos polihidroksipropilo eterio ir metilo eterinami propileno oksidu ir metilo chloridu.Bendras komercializuotas HPMC metilo pakeitimo laipsnis svyruoja nuo 1,0 iki 2,0, o vidutinis hidroksipropilo pakeitimo laipsnis svyruoja nuo 0,1 iki 1,0.Jo molekulinė formulė parodyta 1.1 pav. [22]

Dėl stipraus vandenilinio ryšio tarp natūralių celiuliozės makromolekulių ji sunkiai tirpsta vandenyje.Eterifikuotos celiuliozės tirpumas vandenyje žymiai pagerėja, nes į eterintą celiuliozę įvedamos eterinės grupės, kurios sunaikina vandenilinius ryšius tarp celiuliozės molekulių ir padidina jos tirpumą vandenyje [23] ].Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra tipiškas hidroksialkilalkilo mišrus eteris [21], jo struktūriniame vienete D-gliukopiranozės liekana yra metoksi (-OCH3), hidroksipropoksi (-OCH2 CH-(CH3 ) n OH) ir nesureagavusių hidroksilo grupių. celiuliozės mišrūs eteriai yra išsamus kiekvienos grupės koordinavimo ir indėlio atspindys.-[OCH2CH(CH3)] n OH Hidroksilo grupė n OH grupės gale yra aktyvi grupė, kurią galima toliau alkilinti ir hidroksialkilinti, o šakotoji grandinė yra ilgesnė, o tai turi tam tikrą vidinį plastifikacinį poveikį makromolekulėms. grandinė;-OCH3 yra galutinę uždarymo grupė, po pakeitimo reakcijos vieta bus inaktyvuota ir priklauso trumpos struktūros hidrofobinei grupei [21].Hidroksilo grupes naujai pridėtoje atšakos grandinėje ir hidroksilo grupes, likusias ant gliukozės liekanų, galima modifikuoti aukščiau nurodytomis grupėmis, todėl susidaro ypač sudėtingos struktūros ir reguliuojamos savybės tam tikrame energijos diapazone [24].

1.2.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpumas vandenyje

Hidroksipropilmetilceliuliozė dėl savo unikalios struktūros turi daug puikių savybių, iš kurių svarbiausia yra jos tirpumas vandenyje.Šaltame vandenyje jis išsipučia į koloidinį tirpalą, o tirpalas turi tam tikrą paviršiaus aktyvumą, didelį skaidrumą ir stabilų veikimą [21].Hidroksipropilmetilceliuliozė iš tikrųjų yra celiuliozės eteris, gaunamas metilceliuliozę modifikavus eterinant propileno oksidu, todėl ji vis dar turi panašias į metilceliuliozės tirpumo šaltame vandenyje ir netirpumo karštame vandenyje charakteristikas [21], o jos tirpumas vandenyje pagerėjo.Norint gauti gero skaidrumo ir stabilaus klampumo produkto tirpalą, metilceliuliozę reikia laikyti 0–5 °C temperatūroje 20–40 minučių [25].Hidroksipropilmetilceliuliozės produkto tirpalas turi būti tik 20–25 °C, kad būtų pasiektas geras stabilumas ir geras skaidrumas [25].Pavyzdžiui, susmulkinta hidroksipropilmetilceliuliozė (granuliuota 0,2-0,5 mm) gali būti lengvai ištirpinama vandenyje kambario temperatūroje be aušinimo, kai 4% vandeninio tirpalo klampumas 20 °C temperatūroje pasiekia 2000 centipoisų.

1.2.3 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelę formuojančios savybės

Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalas pasižymi puikiomis plėvelę formuojančiomis savybėmis, kurios gali sudaryti geras sąlygas dengti farmacinius preparatus.Jo suformuota dangos plėvelė yra bespalvė, bekvapė, kieta ir skaidri [21].

Yan Yanzhong [26] naudojo ortogonalinį testą, kad ištirtų hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelę formuojančias savybes.Atranka buvo atlikta trimis lygiais, naudojant skirtingas koncentracijas ir skirtingus tirpiklius.Rezultatai parodė, kad 10% hidroksipropilmetilceliuliozės pridėjimas į 50% etanolio tirpalą turėjo geriausias plėvelę formuojančias savybes ir gali būti naudojama kaip plėvelę formuojanti medžiaga ilgalaikio atpalaidavimo vaistų plėvelėms.

1.1 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės plastifikavimo modifikavimas

Iš celiuliozės, kaip žaliavos, pagaminta plėvelė, kaip natūralus atsinaujinantis išteklius, pasižymi geru stabilumu ir apdirbamumu, o išmetus yra biologiškai skaidoma, o tai yra nekenksminga aplinkai.Tačiau neplastifikuotos celiuliozės plėvelės yra silpnos, todėl celiuliozė gali būti plastifikuota ir modifikuota.

[27] celiuliozės acetato propionatui plastifikuoti ir modifikuoti naudojo trietilo citratą ir acetiltetrabutilo citratą.Rezultatai parodė, kad celiuliozės acetato propionato plėvelės pailgėjimas trūkimo metu padidėjo 36% ir 50%, kai trietilo citrato ir acetiltetrabutilo citrato masės dalis buvo 10%.

Luo Qiushui ir kt. [28] tyrė plastifikatorių glicerolio, stearino rūgšties ir gliukozės poveikį metilceliuliozės membranų mechaninėms savybėms.Rezultatai parodė, kad metilceliuliozės membranos pailgėjimo greitis buvo geresnis, kai glicerolio kiekis buvo 1,5%, o metilceliuliozės membranos pailgėjimo santykis buvo geresnis, kai buvo pridėta 0,5% gliukozės ir stearino rūgšties.

Glicerolis yra bespalvis, saldus, skaidrus, klampus šilto saldaus skonio skystis, paprastai žinomas kaip glicerinas.Tinka analizuoti vandeninius tirpalus, minkštiklius, plastifikatorius ir kt. Galima ištirpinti vandenyje bet kokiomis proporcijomis, o mažos koncentracijos glicerolio tirpalą galima naudoti kaip tepalinį aliejų odai drėkinti.Sorbitolis, balti higroskopiniai milteliai arba kristaliniai milteliai, dribsniai arba granulės, bekvapiai.Jis atlieka drėgmės sugėrimo ir vandens sulaikymo funkcijas.Pridėjus šiek tiek į kramtomosios gumos ir saldainių gamybą, maistas gali likti minkštas, pagerinti organizaciją ir sumažinti kietėjimą bei atlikti smėlio vaidmenį.Glicerolis ir sorbitolis yra vandenyje tirpios medžiagos, kurias galima maišyti su vandenyje tirpiais celiuliozės eteriais [23].Jie gali būti naudojami kaip celiuliozės plastifikatoriai.Pridėjus, jie gali pagerinti celiuliozės plėvelių lankstumą ir pailgėjimą.[29].Paprastai tirpalo koncentracija yra 2-5%, o plastifikatoriaus kiekis yra 10-20% celiuliozės eterio.Jei plastifikatoriaus kiekis yra per didelis, koloidų dehidratacijos susitraukimo reiškinys įvyks aukštoje temperatūroje [30].

1.2 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės skersinio ryšio modifikavimas

Vandenyje tirpi plėvelė gerai tirpsta vandenyje, tačiau nesitikima, kad kai kuriais atvejais ji greitai ištirps, pavyzdžiui, sėklų pakavimo maišuose.Sėklos apvyniojamos vandenyje tirpia plėvele, kuri gali padidinti sėklų išgyvenamumą.Šiuo metu, siekiant apsaugoti sėklas, nesitikima, kad plėvelė greitai ištirps, tačiau pirmiausia plėvelė turėtų atlikti tam tikrą vandenį sulaikantį poveikį sėkloms.Todėl būtina pailginti plėvelės tirpimo vandenyje laiką.[21].

Priežastis, kodėl hidroksipropilmetilceliuliozė gerai tirpsta vandenyje, yra ta, kad jos molekulinėje struktūroje yra daug hidroksilo grupių ir šios hidroksilo grupės gali susijungti su aldehidais, kad susidarytų hidroksipropilmetilceliuliozės molekulės. , taip sumažinant hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės tirpumą vandenyje, o hidroksilo grupių ir aldehidų kryžminio susiejimo reakcija sukurs daug cheminių jungčių, kurios taip pat tam tikru mastu gali pagerinti mechanines plėvelės savybes.Aldehidai, sujungti su hidroksipropilmetilceliulioze, yra glutaraldehidas, glioksalis, formaldehidas ir kt. Tarp jų glutaraldehidas turi dvi aldehido grupes, o kryžminio ryšio reakcija vyksta greitai, o glutaraldehidas yra dažniausiai naudojama dezinfekavimo priemonė.Jis yra gana saugus, todėl glutaraldehidas paprastai naudojamas kaip eterių kryžminio ryšio agentas.Šio tipo kryžminio ryšio agento kiekis tirpale paprastai sudaro 7–10 % eterio masės.Apdorojimo temperatūra yra apie 0–30 °C, o laikas – 1–120 minučių [31].Kryžminio sujungimo reakcija turi būti atliekama rūgštinėmis sąlygomis.Pirmiausia į tirpalą įdedama neorganinė stipri rūgštis arba organinė karboksirūgštis, kad tirpalo pH sureguliuotų maždaug iki 4-6, o po to įpilama aldehidų, kad būtų atlikta kryžminio sujungimo reakcija [32].Naudojamos rūgštys yra HCl, H2SO4, acto rūgštis, citrinų rūgštis ir pan.Rūgšties ir aldehido taip pat galima pridėti tuo pačiu metu, kad tirpalas atliktų kryžminimo reakciją norimame pH diapazone [33].

1.3 Hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelių antioksidacinės savybės

Hidroksipropilmetilceliuliozė turi daug išteklių, lengvai formuojasi plėvele ir turi gerą šviežumo išlaikymo efektą.Kaip maisto konservantas, jis turi didelį vystymosi potencialą [34-36].

Zhuang Rongyu [37] naudojo hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) valgomąją plėvelę, padengė ja pomidorą ir 18 dienų laikė 20 °C temperatūroje, kad ištirtų jo poveikį pomidorų kietumui ir spalvai.Rezultatai rodo, kad pomidorų su HPMC danga kietumas yra didesnis nei be dengimo.Taip pat buvo įrodyta, kad HPMC valgomoji plėvelė gali atitolinti pomidorų spalvos pasikeitimą nuo rožinės iki raudonos, kai jie laikomi 20 ℃ temperatūroje.

[38] tyrė hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) dangos apdorojimo poveikį „Wuzhong“ lauro uogų vaisių kokybei, antocianinų sintezei ir antioksidaciniam aktyvumui laikant šaltyje.Rezultatai parodė, kad pagerėjo HPMC plėvele apdorotų laurų antioksidacinės savybės, sumažėjo irimo greitis laikymo metu, o 5% HPMC plėvelės poveikis buvo geriausias.

Wang Kaikai ir kt.[39] naudojo „Wuzhong“ lauro vaisius kaip bandomąją medžiagą, kad ištirtų riboflavino komplekso hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) dangos poveikį po derliaus nuėmimo lauro uogų vaisių kokybei ir antioksidacinėms savybėms laikant 1 ℃ temperatūroje.veiklos poveikis.Rezultatai parodė, kad riboflavinu kompozitas HPMC dengtas lauro vaisius buvo veiksmingesnis už vieną riboflavino arba HPMC dangą, efektyviai sumažindamas lauro vaisių puvimo greitį saugojimo metu ir taip pailgindamas vaisių laikymo laikotarpį.

Pastaraisiais metais žmonėms keliami vis aukštesni reikalavimai maisto saugai.Tyrėjai namuose ir užsienyje palaipsniui perkėlė savo tyrimų dėmesį nuo maisto priedų prie pakavimo medžiagų.Pridedant arba purškiant antioksidantų į pakavimo medžiagas, jie gali sumažinti maisto oksidaciją.Skilimo greičio poveikis [40].Natūralūs antioksidantai buvo plačiai susirūpinę dėl didelio saugumo ir gero poveikio žmogaus organizmui [40, 41].

Bambuko lapų antioksidantas (sutrumpintai AOB) yra natūralus antioksidantas, turintis unikalų natūralų bambuko kvapą ir gerą tirpumą vandenyje.Jis buvo įtrauktas į nacionalinį standartą GB2760 ir buvo patvirtintas Sveikatos apsaugos ministerijos kaip natūralaus maisto antioksidantas.Jis taip pat gali būti naudojamas kaip maisto priedas prie mėsos produktų, vandens produktų ir pūsto maisto [42].

Saulė Lina ir kt.[42]apžvelgė pagrindinius bambuko lapų antioksidantų komponentus ir savybes bei supažindino su bambuko lapų antioksidantų pritaikymu maiste.Į šviežią majonezą pridėjus 0,03 % AOB, antioksidacinis poveikis šiuo metu yra akivaizdžiausias.Palyginti su tokiu pat kiekiu arbatos polifenolių antioksidantų, jos antioksidacinis poveikis akivaizdžiai geresnis nei arbatos polifenolių;pridedant 150% į alų Esant mg/L, ženkliai padidėja alaus antioksidacinės savybės ir laikymo stabilumas, o alus gerai dera su vyno korpusu.Užtikrindamas originalią vyno kūno kokybę, jis taip pat padidina bambuko lapų aromatą ir švelnų skonį [43].

Apibendrinant galima teigti, kad hidroksipropilmetilceliuliozė pasižymi geromis plėvelės formavimo savybėmis ir puikiai veikia.Tai taip pat žalia ir suyranti medžiaga, kuri gali būti naudojama kaip pakavimo plėvelė pakavimo srityje [44-48].Glicerolis ir sorbitolis yra vandenyje tirpūs plastifikatoriai.Glicerolio arba sorbitolio pridėjimas į celiuliozės plėvelę sudarantį tirpalą gali pagerinti hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės kietumą ir taip padidinti plėvelės pailgėjimą plyšstant [49-51].Glutaraldehidas yra dažniausiai naudojama dezinfekavimo priemonė.Palyginti su kitais aldehidais, jis yra gana saugus, jo molekulėje yra dialdehido grupė, o kryžminio ryšio greitis yra gana greitas.Jis gali būti naudojamas kaip hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės kryžminio ryšio modifikacija.Jis gali reguliuoti plėvelės tirpumą vandenyje, kad plėvelę būtų galima naudoti daugiau kartų [52-55].Bambuko lapų antioksidantų pridėjimas į hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelę, siekiant pagerinti hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės antioksidacines savybes ir išplėsti jos pritaikymą maisto pakuotėse.

1.4 Temos pasiūlymas

Atsižvelgiant į dabartinę tyrimų situaciją, vandenyje tirpios plėvelės daugiausia sudarytos iš PVA plėvelių, PEO plėvelių, krakmolo ir baltymų pagrindu pagamintų vandenyje tirpių plėvelių.PVA ir PEO, kaip žaliavos iš naftos, yra neatsinaujinantys ištekliai, todėl jų žaliavų gamybos procesas gali būti užterštas.Nors JAV, Japonija ir kitos šalys įtraukė ją į netoksiškų medžiagų sąrašą, jos saugumas vis dar kelia abejonių.Tiek įkvėpimas, tiek nurijimas kenkia organizmui [8], ir to negalima pavadinti visiška žalia chemija.Krakmolo ir baltymų pagrindo vandenyje tirpių medžiagų gamybos procesas iš esmės yra nekenksmingas ir produktas yra saugus, tačiau jų trūkumai yra kietos plėvelės susidarymas, mažas pailgėjimas ir lengvas lūžimas.Todėl daugeliu atvejų juos reikia ruošti maišant su kitomis medžiagomis, tokiomis kaip PVA.Naudojimo vertė nėra didelė.Todėl labai svarbu sukurti naują, atsinaujinančią, vandenyje tirpią pakavimo plėvelę, pasižyminčią puikiomis eksploatacinėmis savybėmis, siekiant pagerinti esamos vandenyje tirpios plėvelės defektus.

Hidroksipropilmetilceliuliozė yra natūrali polimerinė medžiaga, turinti ne tik daug išteklių, bet ir atsinaujinanti.Jis turi gerą tirpumą vandenyje ir plėvelę formuojančias savybes, turi sąlygas paruošti vandenyje tirpias pakavimo plėveles.Todėl šiame darbe ketinama paruošti naujo tipo vandenyje tirpią pakavimo plėvelę su žaliava hidroksipropilmetilceliulioze ir sistemingai optimizuoti jos paruošimo sąlygas ir santykį bei pridėti atitinkamų plastifikatorių (glicerolio ir sorbitolio).), kryžminį ryšį sudaranti medžiaga (glutaraldehidas), antioksidantas (bambuko lapų antioksidantas) ir pagerinti jų savybes, kad būtų paruošta hidroksipropilo grupė, pasižyminti geresnėmis visapusiškomis savybėmis, tokiomis kaip mechaninės savybės, optinės savybės, tirpumas vandenyje ir antioksidacinės savybės.Metilceliuliozės vandenyje tirpi pakavimo plėvelė turi didelę reikšmę ją taikant kaip vandenyje tirpią pakavimo plėvelę.

1.5 Tyrimo turinys

Tyrimo turinys yra toks:

1) HPMC vandenyje tirpi pakuotės plėvelė buvo paruošta tirpalo liejimo plėvelės formavimo metodu, o plėvelės savybės buvo analizuojamos siekiant ištirti HPMC plėvelę sudarančio skysčio koncentracijos ir plėvelės formavimo temperatūros įtaką HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė.

2) Ištirti glicerolio ir sorbitolio plastifikatorių poveikį HPMC vandenyje tirpių pakavimo plėvelių mechaninėms savybėms, tirpumui vandenyje ir optinėms savybėms.

3) Ištirti glutaraldehido kryžminio ryšio agento poveikį HPMC vandenyje tirpių pakavimo plėvelių tirpumui vandenyje, mechaninėms savybėms ir optinėms savybėms.

4) AOB/HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės paruošimas.Ištirtas AOB/HPMC plonų plėvelių atsparumas oksidacijai, tirpumas vandenyje, mechaninės ir optinės savybės.

2 skyrius Hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpios pakavimo plėvelės paruošimas ir savybės

2.1 Įvadas

Hidroksipropilmetilceliuliozė yra natūralus celiuliozės darinys.Jis yra netoksiškas, neteršiantis, atsinaujinantis, chemiškai stabilus, turi gerą tirpumą vandenyje ir plėvelę formuojančias savybes.Tai potencialiai vandenyje tirpi pakavimo plėvelės medžiaga.

Šiame skyriuje bus naudojama hidroksipropilmetilceliuliozė kaip žaliava ruošiant hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalą, kurio masės dalis yra nuo 2% iki 6%, ruošiant vandenyje tirpią pakavimo plėvelę tirpalo liejimo metodu ir tiriamas plėvelę formuojantis skystis Koncentracijos ir plėvelės formavimosi poveikis. plėvelės mechaninės, optinės ir tirpumo vandenyje savybės.Plėvelės kristalinės savybės buvo apibūdintos rentgeno spindulių difrakcija, o hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpios pakuotės plėvelės tempiamasis stipris, pailgėjimas trūkimo metu, šviesos pralaidumas ir miglotumas buvo išanalizuoti atliekant tempimo bandymą, optinį bandymą ir tirpumo vandenyje bandymo laipsnį. ir tirpumas vandenyje.

2.2 Eksperimentinis skyrius

2.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai

2.2.2 Mėginio paruošimas

1) Svėrimas: pasverkite tam tikrą kiekį hidroksipropilmetilceliuliozės elektroninėmis svarstyklėmis.

2) Tirpinimas: pasvertą hidroksipropilmetilceliuliozę įpilkite į paruoštą dejonizuotą vandenį, maišykite normalioje temperatūroje ir slėgyje, kol ji visiškai ištirps, o po to leiskite pastovėti tam tikrą laiką (nušalinimas), kad gautumėte tam tikrą kompozicijos koncentraciją.membranos skystis.Sudėtis 2%, 3%, 4%, 5% ir 6%.

3) Plėvelės formavimas: ① Plėvelių su skirtingomis plėvelę formuojančiomis koncentracijomis paruošimas: Į stiklines Petri lėkšteles įpurkškite skirtingų koncentracijų HPMC plėvelę formuojančius tirpalus, kad išlieti plėveles, ir įdėkite į džiovinimo stačiakampę 40–50°C temperatūroje, kad išdžiūtų ir formuoti plėveles.Paruošiama 25-50 μm storio hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpi pakavimo plėvelė, kuri nulupama ir dedama į džiovinimo dėžę naudojimui.②Plonų plėvelių paruošimas esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms (temperatūroms džiovinimo ir plėvelės formavimo metu): Į stiklinę Petri lėkštelę įpurkškite plėvelę formuojantį tirpalą, kurio koncentracija yra 5% HPMC, ir liekite plėveles skirtingomis temperatūromis (30–70°C). ) Plėvelė buvo džiovinama priverstinio oro džiovinimo krosnyje.Paruošta apie 45 μm storio hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpi pakavimo plėvelė, nuplėšta ir įdėta į džiovinimo dėžę naudojimui.Paruošta hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpi pakavimo plėvelė trumpai vadinama HPMC plėvele.

2.2.3 Apibūdinimas ir veikimo matavimas

2.2.3.1 Plataus kampo rentgeno difrakcijos (XRD) analizė

Plataus kampo rentgeno difrakcija (XRD) analizuoja medžiagos kristalinę būseną molekuliniu lygmeniu.Nustatymui buvo naudojamas ARL/XTRA tipo rentgeno spindulių difraktometras, pagamintas Thermo ARL Company Šveicarijoje.Matavimo sąlygos: Rentgeno spindulių šaltinis buvo nikeliu filtruota Cu-kα linija (40kV, 40mA).Nuskaitymo kampas yra nuo 0° iki 80° (2θ).Skenavimo greitis 6°/min.

2.2.3.2 Mechaninės savybės

Plėvelės tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu yra naudojami kaip kriterijai sprendžiant jos mechanines savybes, o tempiamasis stipris (Tensile Strength) nurodo įtempį, kai plėvelė sukuria didžiausią vienodą plastinę deformaciją, o vienetas yra MPa.Pailgėjimas trūkimo metu (Breaking Elongation) reiškia pailgėjimo santykį, kai plėvelė sulaužoma iki pradinio ilgio, išreikšta %.Naudodami Instron (Šanchajus) bandymo įrangos INSTRON (5943) tipo miniatiūrinę elektroninę universalią tempimo bandymo mašiną, pagal GB13022-92 plastikinių plėvelių tempimo savybių tyrimo metodą, testuokite 25°C, 50% RH sąlygomis, pasirinkite Mėginiai su vienodais. tikrinamas storis ir švarus paviršius be priemaišų.

2.2.3.3 Optinės savybės

Optinės savybės yra svarbus pakavimo plėvelių skaidrumo rodiklis, daugiausia įskaitant plėvelės pralaidumą ir miglotumą.Plėvelių pralaidumas ir miglotumas buvo išmatuoti naudojant pralaidumo miglos testerį.Paimkite bandinį su švariu paviršiumi ir be raukšlių, švelniai padėkite jį ant bandymo stendo, pritvirtinkite siurbtuku ir išmatuokite plėvelės šviesos pralaidumą ir miglotumą kambario temperatūroje (25°C ir 50 % santykinis drėgnis).Mėginys tiriamas 3 kartus ir imama vidutinė vertė.

2.2.3.4 Tirpumas vandenyje

Iškirpkite 30 mm × 30 mm plėvelę, kurios storis yra apie 45 μm, į 200 ml stiklinę įpilkite 100 ml vandens, padėkite plėvelę nejudančio vandens paviršiaus centre ir išmatuokite laiką, per kurį plėvelė visiškai išnyks [56].Kiekvienas mėginys buvo matuojamas 3 kartus ir paimta vidutinė vertė, o vienetas buvo min.

2.2.4 Duomenų apdorojimas

Eksperimentiniai duomenys buvo apdoroti „Excel“ ir nubraižyti „Origin“ programine įranga.

2.3 Rezultatai ir aptarimas

2.3.1.1 HPMC plonų plėvelių XRD modeliai esant skirtingoms plėvelę formuojančių tirpalų koncentracijoms

2.1 pav. HPMC plėvelių rentgeno spinduliuotė su skirtingu HP turiniu

Plataus kampo rentgeno spindulių difrakcija – tai medžiagų kristalinės būsenos analizė molekuliniu lygmeniu.2.1 paveiksle yra HPMC plonų plėvelių XRD difrakcijos modelis esant skirtingoms plėvelę formuojančių tirpalų koncentracijoms.Paveikslėlyje HPMC plėvelėje yra dvi difrakcijos smailės [57-59] (beveik 9,5° ir 20,4°).Iš paveikslo matyti, kad padidėjus HPMC koncentracijai, pirmiausia padidėja HPMC plėvelės difrakcijos smailės apie 9,5° ir 20,4°.o vėliau susilpnėjo, molekulinio išsidėstymo (tvarkingo išsidėstymo) laipsnis pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo.Kai koncentracija yra 5%, tvarkingas HPMC molekulių išsidėstymas yra optimalus.Minėto reiškinio priežastis gali būti ta, kad didėjant HPMC koncentracijai plėvelę formuojančiame tirpale didėja kristalų branduolių skaičius, todėl HPM molekulinis išsidėstymas tampa taisyklingesnis.Kai HPMC koncentracija viršija 5%, plėvelės XRD difrakcijos smailė susilpnėja.Molekulinės grandinės išdėstymo požiūriu, kai HPMC koncentracija yra per didelė, plėvelę sudarančio tirpalo klampumas yra per didelis, todėl molekulinėms grandinėms sunku judėti ir jos negali būti išdėstytos laiku, todėl susidaro laipsnis. sumažėjo HPMC plėvelių užsakymų.

2.3.1.2 HPMC plonų plėvelių mechaninės savybės esant skirtingoms plėvelę formuojančių tirpalų koncentracijoms.

Plėvelės tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu yra naudojami kaip kriterijai sprendžiant jos mechanines savybes, o tempiamasis stipris nurodo įtempį, kai plėvelė sukuria maksimalią vienodą plastinę deformaciją.Pailgėjimas trūkimo metu yra poslinkio ir pradinio plėvelės ilgio trūkimo metu santykis.Matuojant plėvelės mechanines savybes, galima spręsti apie jos pritaikymą kai kuriose srityse.

2.2 pav. Skirtingo HPMC kiekio įtaka HPMC plėvelių mechaninėms savybėms

Iš 2.2 pav., kintančios HPMC plėvelės tempimo stiprio ir pailgėjimo trūkimo metu tendencijos esant skirtingoms plėvelę formuojančio tirpalo koncentracijoms, matyti, kad HPMC plėvelės tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu pirmiausia padidėjo didėjant HPMC plėvelę formuojantis tirpalas.Kai tirpalo koncentracija yra 5%, HPMC plėvelių mechaninės savybės yra geresnės.Taip yra todėl, kad kai plėvelę sudarančio skysčio koncentracija yra maža, tirpalo klampumas mažas, sąveika tarp molekulinių grandinių yra gana silpna, o molekulės negali būti tvarkingai išdėstytos, todėl plėvelės kristalizacijos gebėjimas yra mažas ir blogos mechaninės savybės;kai plėvelę formuojančio skysčio koncentracija yra 5 %, mechaninės savybės pasiekia optimalią vertę;toliau didėjant plėvelę formuojančio skysčio koncentracijai, pasunkėja tirpalo liejimas ir difuzija, dėl to gaunamos HPMC plėvelės storis netolygus ir atsiranda daugiau paviršiaus defektų [60] , dėl to mažėja mechaninės savybės. HPMC plėvelės.Todėl tinkamiausia yra 5% HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracija.Gautos plėvelės našumas taip pat geresnis.

2.3.1.3. HPMC plonų plėvelių optinės savybės esant skirtingoms plėvelę formuojančių tirpalų koncentracijoms

Pakavimo plėvelėse šviesos pralaidumas ir miglotumas yra svarbūs parametrai, rodantys plėvelės skaidrumą.2.3 paveiksle parodytos HPMC plėvelių pralaidumo ir miglotumo kitimo tendencijos esant skirtingoms plėvelę formuojančių skysčių koncentracijoms.Iš paveikslo matyti, kad didėjant HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracijai, HPMC plėvelės pralaidumas palaipsniui mažėjo, o padidėjus plėvelę formuojančio tirpalo koncentracijai ženkliai padidėjo miglotumas.

2.3 pav. Skirtingo HPMC kiekio įtaka HPMC plėvelių optinėms savybėms

Yra dvi pagrindinės priežastys: Pirma, iš dispersinės fazės skaičiaus koncentracijos perspektyvos, kai koncentracija yra maža, skaičiaus koncentracija turi dominuojančią įtaką optinėms medžiagos savybėms [61].Todėl, didėjant HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracijai, plėvelės tankis mažėja.Šviesos pralaidumas žymiai sumažėjo, o migla žymiai padidėjo.Antra, iš plėvelės kūrimo proceso analizės matyti, kad taip gali būti todėl, kad plėvelė buvo pagaminta tirpalo liejimo plėvelės formavimo metodu.Padidėjus pailgėjimo sunkumui, mažėja plėvelės paviršiaus lygumas ir sumažėja HPMC plėvelės optinės savybės.

2.3.1.4 HPMC plonų plėvelių tirpumas vandenyje esant skirtingoms plėvelę sudarančio skysčio koncentracijoms

Vandenyje tirpių plėvelių tirpumas vandenyje yra susijęs su jų plėvelę formuojančia koncentracija.Iškirpkite 30 mm × 30 mm plėveles, pagamintas su skirtingomis plėvelės formavimo koncentracijomis, ir pažymėkite plėvelę „+“, kad pamatytumėte laiką, per kurį plėvelė visiškai išnyks.Jei plėvelė apsivynioja arba prilimpa prie stiklinės sienelių, išbandykite dar kartą.2.4 paveiksle yra HPMC plėvelių tirpumo vandenyje tendencijų diagrama esant skirtingoms plėvelę formuojančių skysčių koncentracijoms.Iš paveikslo matyti, kad didėjant plėvelę sudarančio skysčio koncentracijai, HPMC plėvelių tirpimo vandenyje laikas ilgėja, o tai rodo, kad HPMC plėvelių tirpumas vandenyje mažėja.Spėjama, kad priežastis gali būti ta, kad didėjant HPMC plėvelę sudarančio tirpalo koncentracijai, didėja tirpalo klampumas, o po geliacijos sustiprėja tarpmolekulinė jėga, dėl ko silpsta HPMC plėvelės difuziškumas. vandens ir sumažėjusio tirpumo vandenyje.

2.4 pav. Skirtingo HPMC kiekio įtaka HPMC plėvelių tirpumui vandenyje

2.3.2 Plėvelės susidarymo temperatūros poveikis HPMC plonoms plėvelėms

2.3.2.1 HPMC plonų plėvelių XRD modeliai esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms

2.5 pav. HPMC plėvelių XRD esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms

2.5 paveiksle pavaizduoti HPMC plonų plėvelių XRD modeliai esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms.HPMC plėvelei buvo analizuojamos dvi difrakcijos smailės ties 9,5° ir 20,4°.Difrakcijos smailių intensyvumo požiūriu, didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, difrakcijos smailės dviejose vietose pirmiausia padidėjo, o paskui susilpnėjo, o kristalizacijos gebėjimas pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo.Kai plėvelės formavimosi temperatūra buvo 50 °C, HPMC molekulių tvarkingas išsidėstymas Temperatūros poveikio vienalyčiai branduolių susidarymui požiūriu, kai temperatūra žema, tirpalo klampumas didelis, kristalų branduolių augimo greitis yra mažas, o kristalizuotis sunku;palaipsniui didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, didėja branduolių susidarymo greitis, pagreitėja molekulinės grandinės judėjimas, molekulinė grandinė lengvai tvarkingai išsidėsto aplink kristalo branduolį ir lengviau formuojasi kristalizacija, todėl kristalizacija pasieks maksimalią vertę esant tam tikrai temperatūrai;jei plėvelės susidarymo temperatūra yra per aukšta, molekulinis judėjimas yra per stiprus, kristalo branduolio susidarymas yra sunkus, o branduolio efektyvumas yra mažas ir sunku formuoti kristalus [62, 63].Todėl HPMC plėvelių kristališkumas pirmiausia didėja, o po to mažėja didėjant plėvelės formavimo temperatūrai.

2.3.2.2 HPMC plonų plėvelių mechaninės savybės esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms

Plėvelės formavimo temperatūros pokytis turės tam tikrą įtaką plėvelės mechaninėms savybėms.2.6 paveiksle parodyta HPMC plėvelių tempimo stiprio ir pailgėjimo kitimo tendencija esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms.Tuo pačiu metu jis rodė tendenciją pirmiausia didėti, o paskui mažėti.Kai plėvelės formavimo temperatūra buvo 50 °C, HPMC plėvelės tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu pasiekė didžiausias reikšmes, kurios buvo atitinkamai 116 MPa ir 32%.

2.6 pav. Plėvelės formavimo temperatūros įtaka HPMC plėvelių mechaninėms savybėms

Molekulinio išsidėstymo požiūriu, kuo tvarkingesnis molekulių išsidėstymas, tuo didesnis atsparumas tempimui [64].Iš 2.5 pav. HPMC plėvelių XRD modeliai esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms matyti, kad didėjant plėvelės susidarymo temperatūrai, HPMC molekulių tvarkingas išsidėstymas iš pradžių didėja, o vėliau mažėja.Kai plėvelės formavimosi temperatūra yra 50 °C, užsakyto išdėstymo laipsnis yra didžiausias, todėl HPMC plėvelių atsparumas tempimui pirmiausia padidėja, o po to mažėja didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, o didžiausia vertė atsiranda formuojant plėvelę. 50 ℃ temperatūra.Lūžio pailgėjimas rodo tendenciją pirmiausia didėti, o paskui mažėti.Priežastis gali būti ta, kad kylant temperatūrai tvarkingas molekulių išsidėstymas iš pradžių didėja, o vėliau mažėja, o polimerinėje matricoje susidariusi kristalinė struktūra išsisklaido nekristalizuotoje polimerinėje matricoje.Matricoje susidaro fizinė kryžminė struktūra, kuri atlieka tam tikrą vaidmenį grūdinant [65], taip skatinant HPMC plėvelės pailgėjimą trūkimo metu, kad susidarytų smailė esant 50 °C plėvelės susidarymo temperatūrai.

2.3.2.3 Optinės HPMC plėvelių savybės esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms

2.7 paveiksle pavaizduota HPMC plėvelių optinių savybių kitimo kreivė esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms.Iš paveikslo matyti, kad didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, HPMC plėvelės pralaidumas palaipsniui didėja, miglotumas palaipsniui mažėja, o HPMC plėvelės optinės savybės palaipsniui gerėja.

2.7 pav. Plėvelės formavimo temperatūros poveikis HPMC optinėms savybėms

Pagal temperatūros ir vandens molekulių įtaką plėvelei [66], esant žemai temperatūrai, vandens molekulės HPMC egzistuoja surišto vandens pavidalu, tačiau šis surištas vanduo palaipsniui išgaruos, o HPMC yra stiklinės būsenos.Dėl plėvelės lakavimo HPMC susidaro skylės, o tada po šviesos apšvitinimo skylėse susidaro sklaida [67], todėl plėvelės šviesos pralaidumas yra mažas, o migla didelis;kylant temperatūrai pradeda judėti HPMC molekuliniai segmentai, Išgaravus vandeniui susidariusios skylės užpildomos, skylės palaipsniui mažėja, mažėja šviesos sklaidos laipsnis ties skylutėmis, didėja pralaidumas [68], todėl didėja plėvelės šviesos pralaidumas ir sumažėja miglotumas.

2.3.2.4 HPMC plėvelių tirpumas vandenyje esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms

2.8 paveiksle pavaizduotos HPMC plėvelių tirpumo vandenyje kreivės esant skirtingoms plėvelės formavimo temperatūroms.Iš paveikslo matyti, kad HPMC plėvelių tirpumo vandenyje laikas didėja didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, tai yra, HPMC plėvelių tirpumas vandenyje blogėja.Didėjant plėvelės susidarymo temperatūrai, pagreitėja vandens molekulių išgaravimo greitis ir geliacijos greitis, pagreitėja molekulinių grandinių judėjimas, sumažėja molekulinis atstumas, o molekulinis išsidėstymas plėvelės paviršiuje yra tankesnis, dėl to vandens molekulėms sunku patekti tarp HPMC molekulių.Taip pat sumažėja tirpumas vandenyje.

2.8 pav. Plėvelės formavimo temperatūros įtaka HPMC plėvelės tirpumui vandenyje

2.4 Šio skyriaus santrauka

Šiame skyriuje hidroksipropilmetilceliuliozė buvo naudojama kaip žaliava gaminant HPMC vandenyje tirpią pakavimo plėvelę tirpalo liejimo plėvelės formavimo metodu.HPMC plėvelės kristališkumas buvo analizuojamas XRD difrakcija;HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės mechaninės savybės buvo išbandytos ir analizuojamos mikroelektroniniu universaliu tempimo bandymo aparatu, o HPMC plėvelės optinės savybės – šviesos pralaidumo miglos testeriu.Tirpimo vandenyje laikas (tirpumo vandenyje laikas) naudojamas jo tirpumui vandenyje analizuoti.Iš pirmiau pateikto tyrimo padarytos šios išvados:

1) HPMC plėvelių mechaninės savybės pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo, padidėjus plėvelę sudarančio tirpalo koncentracijai, ir pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo, didėjant plėvelės formavimo temperatūrai.Kai HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracija buvo 5%, o plėvelės formavimo temperatūra – 50 °C, plėvelės mechaninės savybės yra geros.Šiuo metu tempiamasis stipris yra apie 116 MPa, o pailgėjimas trūkimo metu yra apie 31%;

2) HPMC plėvelių optinės savybės mažėja didėjant plėvelę formuojančio tirpalo koncentracijai, o palaipsniui didėja didėjant plėvelės formavimo temperatūrai;visapusiškai atsižvelgti į tai, kad plėvelę formuojančio tirpalo koncentracija neturi viršyti 5%, o plėvelės formavimo temperatūra neturi viršyti 50°C

3) HPMC plėvelių tirpumas vandenyje mažėjo, didėjant plėvelės formavimo tirpalo koncentracijai ir didėjant plėvelės formavimo temperatūrai.Kai buvo naudojama 5% HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracija ir 50 °C plėvelės formavimo temperatūra, plėvelės tirpimo vandenyje laikas buvo 55 min.

3 skyrius Plastifikatorių poveikis HPMC vandenyje tirpioms pakavimo plėvelėms

3.1 Įvadas

Kaip naujo tipo natūralios polimerinės medžiagos HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė turi gerą plėtros perspektyvą.Hidroksipropilmetilceliuliozė yra natūralus celiuliozės darinys.Jis netoksiškas, neteršiantis, atsinaujinantis, chemiškai stabilus ir pasižymi geromis savybėmis.Vandenyje tirpi ir plėvelę formuojanti medžiaga yra potenciali vandenyje tirpi pakavimo plėvelė.

Ankstesniame skyriuje buvo aptartas HPMC vandenyje tirpios pakavimo plėvelės paruošimas, kaip žaliavą naudojant hidroksipropilmetilceliuliozę tirpalo liejimo plėvelės formavimo metodu, bei plėvelę formuojančio skysčio koncentracijos ir plėvelės formavimo temperatūros įtaka hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpiai pakavimo plėvelei. .našumo poveikis.Rezultatai rodo, kad plėvelės tempiamasis stipris yra apie 116 MPa, o pailgėjimas trūkimo metu yra 31% optimaliomis koncentracijos ir proceso sąlygomis.Tokių plėvelių kietumas kai kuriose srityse yra menkas, todėl juos reikia toliau tobulinti.

Šiame skyriuje kaip žaliava vis dar naudojama hidroksipropilmetilceliuliozė, o vandenyje tirpi pakavimo plėvelė ruošiama tirpalo liejimo plėvelės formavimo būdu., pailgėjimas trūkimo metu), optinės savybės (pralaidumas, miglotumas) ir tirpumas vandenyje.

3.2 Eksperimentinis skyrius

3.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai

3.1 lentelė Eksperimentinės medžiagos ir specifikacijos

3.2 lentelė Eksperimentiniai prietaisai ir specifikacijos

3.2.2 Mėginio paruošimas

1) Svėrimas: elektroninėmis svarstyklėmis pasverkite tam tikrą kiekį hidroksipropilmetilceliuliozės (5%) ir sorbitolio (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) ir švirkštu išmatuokite glicerolio kiekį Alkoholis (0,05%). 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).

2) Tirpinimas: pasvertą hidroksipropilmetilceliuliozę įpilkite į paruoštą dejonizuotą vandenį, maišykite normalioje temperatūroje ir slėgyje, kol jis visiškai ištirps, tada atitinkamai įpilkite glicerolio arba sorbitolio skirtingomis masės dalimis.Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpale tam tikrą laiką maišykite, kad jis tolygiai susimaišytų, ir palikite 5 minutes nusistovėti (putojantis), kad gautumėte tam tikrą plėvelę formuojančio skysčio koncentraciją.

3) Plėvelės kūrimas: plėvelę sudarantį skystį įpurkškite į stiklinę Petri lėkštelę ir išmeskite, kad susidarytų plėvelė, palikite tam tikrą laiką pastovėti, kad sustingtų, tada įdėkite į džiovinimo krosnį, kad išdžiūtų. suformuokite plėvelę, kad padarytumėte 45 μm storio plėvelę.Po to, kai plėvelė dedama į džiovinimo dėžutę naudojimui.

3.2.3 Apibūdinimas ir veikimo patikrinimas

3.2.3.1 Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopijos (FT-IR) analizė

Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopija (FTIR) yra galingas būdas apibūdinti funkcines grupes, esančias molekulinėje struktūroje, ir nustatyti funkcines grupes.HPMC pakuotės plėvelės infraraudonųjų spindulių sugerties spektras buvo matuojamas naudojant Nicolet 5700 Fourier transformacijos infraraudonųjų spindulių spektrometrą, kurį gamina Thermoelectric Corporation.Šiame eksperimente taikytas plonasluoksnis metodas, skenavimo diapazonas 500-4000 cm-1, skenavimo skaičius – 32. Infraraudonųjų spindulių spektroskopijai mėginių plėvelės džiovinamos džiovinimo krosnyje 50 °C temperatūroje 24 val.

3.2.3.2 Plataus kampo rentgeno difrakcijos (XRD) analizė: tokia pati kaip 2.2.3.1

3.2.3.3 Mechaninių savybių nustatymas

Plėvelės atsparumas tempimui ir pailgėjimas trūkimo metu yra naudojami kaip parametrai sprendžiant jos mechanines savybes.Pailgėjimas trūkimo metu yra poslinkio ir pradinio ilgio santykis, kai plėvelė nutrūksta, %.Naudodami Instron (Šanchajus) bandymo įrangos miniatiūrinę elektroninę universalią tempimo bandymo mašiną INSTRON (5943), pagal GB13022-92 plastikinių plėvelių tempimo savybių bandymo metodą, išbandykite 25 °C temperatūroje, 50 % santykinio drėgnumo sąlygomis, pasirinkite Mėginiai su vienodais. tikrinamas storis ir švarus paviršius be priemaišų.

3.2.3.4 Optinių savybių nustatymas: kaip ir 2.2.3.3

3.2.3.5 Tirpumo vandenyje nustatymas

Iškirpkite 30 mm × 30 mm plėvelę, kurios storis yra apie 45 μm, į 200 ml stiklinę įpilkite 100 ml vandens, padėkite plėvelę nejudančio vandens paviršiaus centre ir išmatuokite laiką, per kurį plėvelė visiškai išnyks [56].Kiekvienas mėginys buvo matuojamas 3 kartus ir paimta vidutinė vertė, o vienetas buvo min.

3.2.4 Duomenų apdorojimas

Eksperimentiniai duomenys buvo apdoroti „Excel“, o grafikas nubraižytas „Origin“ programine įranga.

3.3 Rezultatai ir aptarimas

3.3.1 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių infraraudonųjų spindulių sugerties spektrui

a) glicerolis; b) sorbitolis

3.1 pav. HPMC plėvelių FT-IR esant skirtingam glicerolio arba sorbitolio koncentratui

Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopija (FTIR) yra galingas būdas apibūdinti funkcines grupes, esančias molekulinėje struktūroje, ir nustatyti funkcines grupes.3.1 paveiksle pavaizduoti HPMC plėvelių infraraudonieji spektrai su skirtingais glicerolio ir sorbitolio priedais.Iš paveikslo matyti, kad būdingos HPMC plėvelių skeleto virpesių smailės daugiausia yra dviejose srityse: 2600 ~ 3700 cm-1 ir 750 ~ 1700 cm-1 [57-59], 3418 cm-1

Netoliese esančias sugerties juostas sukelia OH jungties tempimo vibracija, 2935 cm-1 yra -CH2 absorbcijos smailė, 1050 cm-1 yra -CO- ir -COC- sugerties smailė pirminėse ir antrinėse hidroksilo grupėse ir 1657 cm-1 yra hidroksipropilo grupės absorbcijos smailė.Hidroksilo grupės sugerties smailė karkaso tempimo vibracijoje, 945cm-1, yra svyruojanti -CH3 absorbcijos smailė [69].Sugerties smailės ties 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 ir 945cm-1 atitinkamai priskiriamos asimetrinės, simetriškos deformacijos virpesiams, plokštumoje ir už plokštumos lenkimo virpesiams atitinkamai -CH3 [18].Po plastifikavimo plėvelės infraraudonųjų spindulių spektre neatsirado naujų absorbcijos smailių, o tai rodo, kad HPMC nepatyrė esminių pokyčių, tai yra, plastifikatorius nesugriovė jos struktūros.Pridėjus glicerolio, susilpnėjo -OH tempimo vibracijos smailė esant 3418 cm-1 HPMC plėvelės, ir absorbcijos smailė ties 1657 cm-1, absorbcijos smailės ties 1050 cm-1 susilpnėjo, o -CO- ir - absorbcijos smailės. COC- ant pirminės ir antrinės hidroksilo grupių susilpnėjo;į HPMC plėvelę pridėjus sorbitolio, susilpnėjo -OH tempimo vibracijos smailės ties 3418cm-1, o absorbcijos smailės ties 1657cm-1 susilpnėjo..Šių absorbcijos smailių pokyčius daugiausia lemia indukcinis poveikis ir tarpmolekulinis vandenilinis ryšys, dėl kurio jie keičiasi su gretimomis -CH3 ir -CH2 juostomis.dėl mažų, molekulinių medžiagų įterpimas trukdo susidaryti tarpmolekuliniams vandeniliniams ryšiams, todėl plastifikuotos plėvelės atsparumas tempimui mažėja [70].

3.3.2 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių XRD modeliams

a) glicerolis; b) sorbitolis

3.2 pav. HPMC plėvelių XRD esant skirtingam glicerolio arba sorbitolio koncentracijoms

Plataus kampo rentgeno difrakcija (XRD) analizuoja medžiagų kristalinę būseną molekuliniu lygmeniu.Nustatymui buvo naudojamas ARL/XTRA tipo rentgeno spindulių difraktometras, pagamintas Thermo ARL Company Šveicarijoje.3.2 paveiksle yra HPMC plėvelių su skirtingais glicerolio ir sorbitolio priedais XRD modeliai.Pridėjus glicerolio, susilpnėjo difrakcijos smailių intensyvumas ties 9,5° ir 20,4°;pridedant sorbitolio, kai pridėtas kiekis buvo 0,15%, difrakcijos smailė ties 9,5° buvo padidinta, o difrakcijos smailė ties 20,4° susilpnėjo, tačiau bendras difrakcijos smailės intensyvumas buvo mažesnis nei HPMC plėvelės be sorbitolio. .Nuolat pridedant sorbitolio, difrakcijos smailė ties 9,5° vėl susilpnėjo, o difrakcijos smailė ties 20,4° reikšmingai nepasikeitė.Taip yra todėl, kad mažų glicerolio ir sorbitolio molekulių pridėjimas sutrikdo tvarkingą molekulinių grandinių išdėstymą ir sunaikina pirminę kristalų struktūrą, taip sumažindamas plėvelės kristalizaciją.Iš paveikslo matyti, kad glicerolis turi didelę įtaką HPMC plėvelių kristalizacijai, o tai rodo, kad glicerolis ir HPMC yra gerai suderinami, o sorbitolis ir HPMC – prastai.Remiantis plastifikatorių struktūrine analize, sorbitolis turi panašią į celiuliozės cukrų žiedo struktūrą, o jo sterinis trukdantis poveikis yra didelis, todėl tarp sorbitolio molekulių ir celiuliozės molekulių prasiskverbimas yra silpnas, todėl jis mažai veikia celiuliozės kristalizaciją.

[48].

3.3.3 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių mechaninėms savybėms

Plėvelės atsparumas tempimui ir pailgėjimas lūžimo metu naudojami kaip parametrai, leidžiantys įvertinti jos mechanines savybes, o išmatuojant mechanines savybes galima spręsti apie jos pritaikymą tam tikrose srityse.3.3 paveiksle parodytas HPMC plėvelių tempimo stiprio ir pailgėjimo pokytis po plastifikatorių pridėjimo.

3.3 pav. Glicerolio arba sorbitoliumo poveikis HPMC plėvelių mašininėms savybėms

Iš 3.3(a) paveikslo matyti, kad, pridėjus glicerolio, HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu iš pradžių didėja, o vėliau mažėja, o tempiamasis stipris iš pradžių greitai mažėja, po to lėtai didėja ir toliau mažėja.HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu iš pradžių padidėjo, o vėliau sumažėjo, nes glicerolis turi daugiau hidrofilinių grupių, todėl medžiaga ir vandens molekulės turi stiprų hidratacijos efektą [71], taip pagerinant plėvelės lankstumą.Nuolat didėjant glicerolio kiekiui, HPMC plėvelės pailgėjimas mažėja, nes dėl glicerolio padidėja HPMC molekulinės grandinės tarpas ir susipainiojimas tarp makromolekulių Taškas sumažėja, o plėvelė linkusi nutrūkti įtemptas, taip sumažinant plėvelės pailgėjimą.Spartaus tempimo stiprio mažėjimo priežastis yra: mažų glicerolio molekulių pridėjimas sutrikdo glaudų HPMC molekulinių grandinių išsidėstymą, susilpnina makromolekulių sąveikos jėgą, mažina plėvelės atsparumą tempimui;atsparumas tempimui Nedidelis padidėjimas, žiūrint iš molekulinės grandinės išdėstymo perspektyvos, tinkamas glicerolis tam tikru mastu padidina HPMC molekulinių grandinių lankstumą, skatina polimero molekulinių grandinių išsidėstymą ir šiek tiek padidina plėvelės atsparumą tempimui;Tačiau, kai glicerolio yra per daug, molekulinės grandinės išsidėsto tuo pačiu metu, kaip ir tvarkingas išsidėstymas, o išsidėstymo greitis yra didesnis nei tvarkingo išsidėstymo [72], o tai sumažina molekulių kristalizaciją. plėvele, todėl HPMC plėvelės atsparumas tempimui yra mažas.Kadangi grūdinimo efektas priklauso nuo HPMC plėvelės atsparumo tempimui, pridedamo glicerolio kiekis neturėtų būti per didelis.

Kaip parodyta 3.3(b) paveiksle, pridėjus sorbitolio HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo.Kai sorbitolio kiekis buvo 0,15%, HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu siekė 45%, o vėliau plėvelės trūkimo pailgėjimas palaipsniui vėl mažėjo.Tempimo stipris greitai mažėja, o tada svyruoja apie 50 MP, nuolat pridedant sorbitolio.Matyti, kad kai pridedamas sorbitolio kiekis yra 0,15%, plastifikacinis poveikis yra geriausias.Taip yra todėl, kad pridėjus mažų sorbitolio molekulių, pažeidžiamas taisyklingas molekulinių grandinių išsidėstymas, todėl tarpas tarp molekulių padidėja, sąveikos jėga sumažėja, o molekulės lengvai slysta, todėl plėvelės pailgėjimas trūkimo metu didėja ir tempimo stiprumo sumažėjimas.Toliau didėjant sorbitolio kiekiui, plėvelės pailgėjimas plyšimo metu vėl sumažėjo, nes mažos sorbitolio molekulės buvo visiškai išsklaidytos tarp makromolekulių, todėl palaipsniui mažėjo susipynimo taškai tarp makromolekulių ir sumažėjo pailgėjimas. filmo pertraukoje.

Lyginant glicerolio ir sorbitolio plastifikacinį poveikį HPMC plėvelėms, pridėjus 0,15 % glicerolio, plėvelės pailgėjimas plyšimo metu gali padidėti iki maždaug 50 %;o pridedant 0,15% sorbitolio, plėvelės pailgėjimas gali tik padidėti. Greitis siekia apie 45%.Tempiamasis stipris sumažėjo, o sumažėjimas buvo mažesnis, kai buvo pridėta glicerolio.Matyti, kad glicerolio plastifikacinis poveikis HPMC plėvelei yra geresnis nei sorbitolio.

3.3.4 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms

a) glicerolis; b) sorbitolis

3.4 pav. HPMC plėvelių glicerolio arba sorbitoliumo optinių savybių įtaka

Šviesos pralaidumas ir miglotumas yra svarbūs pakavimo plėvelės skaidrumo parametrai.Supakuotų prekių matomumas ir skaidrumas daugiausia priklauso nuo pakavimo plėvelės šviesos pralaidumo ir miglotumo.Kaip parodyta 3.4 paveiksle, glicerolio ir sorbitolio pridėjimas turėjo įtakos HPMC plėvelių optinėms savybėms, ypač miglotumui.3.4(a) paveikslas yra grafikas, kuriame parodytas glicerolio pridėjimo poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms.Pridėjus glicerolio, HPMC plėvelių pralaidumas iš pradžių padidėjo, o po to sumažėjo ir pasiekė didžiausią reikšmę apie 0,25 %;Migla didėjo greitai, o paskui lėtai.Iš aukščiau pateiktos analizės matyti, kad kai pridedamas glicerolio kiekis yra 0,25%, plėvelės optinės savybės yra geresnės, todėl įpilamas glicerolio kiekis neturi viršyti 0,25%.3.4(b) paveikslas yra grafikas, rodantis sorbitolio pridėjimo poveikį HPMC plėvelių optinėms savybėms.Iš paveikslo matyti, kad, pridėjus sorbitolio, HPMC plėvelių miglotumas pirmiausia didėja, po to lėtai mažėja, o vėliau didėja, o pralaidumas pirmiausia didėja, o vėliau didėja.sumažėjo, o šviesos pralaidumas ir miglotumas pasireiškė tuo pačiu metu, kai sorbitolio kiekis buvo 0,45%.Matyti, kad kai pridedamas sorbitolio kiekis yra nuo 0,35 iki 0,45%, jo optinės savybės yra geresnės.Lyginant glicerolio ir sorbitolio poveikį HPMC plėvelių optinėms savybėms, matyti, kad sorbitolis mažai veikia optines plėvelių savybes.

Paprastai kalbant, medžiagos, turinčios didelį šviesos pralaidumą, turės mažesnį miglotumą ir atvirkščiai, tačiau tai ne visada.Kai kurioms medžiagoms būdingas didelis šviesos pralaidumas, bet ir didelės miglotos vertės, pavyzdžiui, plonos plėvelės, pavyzdžiui, matinis stiklas [73].Šiame eksperimente paruošta plėvelė gali pasirinkti tinkamą plastifikatorių ir papildymo kiekį pagal poreikius.

3.3.5 Glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių tirpumui vandenyje

a) glicerolis (b) sorbitolis

3.5 pav. HPMC plėvelių glicerolio arba sorbitoliumo tirpumo vandenyje poveikis

3.5 paveiksle parodytas glicerolio ir sorbitolio poveikis HPMC plėvelių tirpumui vandenyje.Iš paveikslo matyti, kad didėjant plastifikatoriaus kiekiui, HPMC plėvelės tirpumo vandenyje laikas pailgėja, tai yra, HPMC plėvelės tirpumas vandenyje palaipsniui mažėja, o glicerolis turi didesnę įtaką HPMC plėvelės tirpumui vandenyje. nei sorbitolis.Priežastis, kodėl hidroksipropilmetilceliuliozė gerai tirpsta vandenyje, yra ta, kad jos molekulėje yra daug hidroksilo grupių.Iš infraraudonųjų spindulių spektro analizės matyti, kad, pridėjus glicerolio ir sorbitolio, HPMC plėvelės hidroksilo virpesių smailė silpsta, o tai rodo, kad HPMC molekulėje mažėja hidroksilo grupių skaičius, o hidrofilinė grupė mažėja, todėl. sumažėja HPMC plėvelės tirpumas vandenyje.

3.4 Šio skyriaus skyriai

Atlikus aukščiau pateiktą HPMC plėvelių veikimo analizę, matyti, kad plastifikatoriai glicerolis ir sorbitolis pagerina HPMC plėvelių mechanines savybes ir padidina plėvelių pailgėjimą.Kai glicerolio pridėta 0,15%, HPMC plėvelių mechaninės savybės yra gana geros, tempiamasis stipris yra apie 60 MPa, o pailgėjimas trūkimo metu yra apie 50%;kai glicerolio pridėta 0,25 %, optinės savybės geresnės.Kai sorbitolio kiekis yra 0,15%, HPMC plėvelės tempiamasis stipris yra apie 55 MPa, o pailgėjimas trūkimo metu padidėja iki maždaug 45%.Kai sorbitolio kiekis yra 0,45%, plėvelės optinės savybės yra geresnės.Abu plastifikatoriai sumažino HPMC plėvelių tirpumą vandenyje, o sorbitolis turėjo mažesnį poveikį HPMC plėvelių tirpumui vandenyje.Palyginus dviejų plastifikatorių poveikį HPMC plėvelių savybėms, matyti, kad glicerolio plastifikacinis poveikis HPMC plėvelėms yra geresnis nei sorbitolio.

4 skyrius. Kryžminių sujungimų agentų poveikis HPMC vandenyje tirpioms pakavimo plėvelėms

4.1 Įvadas

Hidroksipropilmetilceliuliozėje yra daug hidroksilo ir hidroksipropoksi grupių, todėl ji gerai tirpsta vandenyje.Šis popierius naudoja savo gerą tirpumą vandenyje, kad paruoštų naują žalią ir aplinką tausojančią vandenyje tirpią pakavimo plėvelę.Priklausomai nuo vandenyje tirpios plėvelės panaudojimo, daugeliu atvejų reikalingas greitas vandenyje tirpios plėvelės ištirpimas, tačiau kartais pageidaujama ir uždelsto tirpimo [21].

Todėl šiame skyriuje glutaraldehidas naudojamas kaip modifikuotas kryžminio jungimo agentas vandenyje tirpiai hidroksipropilmetilceliuliozės pakavimo plėvelei, o jo paviršius yra susietas, kad būtų modifikuota plėvelė, kad sumažėtų plėvelės tirpumas vandenyje ir atitolinama tirpumo vandenyje laikas.Daugiausia buvo tiriamas skirtingų glutaraldehido tūrio priedų poveikis hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelių tirpumui vandenyje, mechaninėms savybėms ir optinėms savybėms.

4.2 Eksperimentinė dalis

4.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir instrumentai

4.1 lentelė Eksperimentinės medžiagos ir specifikacijos

4.2.2 Mėginio paruošimas

1) Svėrimas: pasverkite tam tikrą kiekį hidroksipropilmetilceliuliozės (5%) elektroninėmis svarstyklėmis;

2) Tirpinimas: pasverta hidroksipropilmetilceliuliozė supilama į paruoštą dejonizuotą vandenį, maišoma kambario temperatūroje ir slėgyje, kol visiškai ištirps, o po to skirtingi kiekiai glutaraldehido (0,19 % 0,25 % 0,31 %, 0,38 %, 0,44 %), tolygiai maišoma. leisti pastovėti tam tikrą laiką (putojantis), ir gaunamas plėvelę formuojantis skystis su skirtingais glutaraldehido kiekiais;

3) Plėvelės gamyba: plėvelę sudarančio skysčio įpurškimas į stiklinę Petri lėkštelę ir užliejamas plėvelė, dedamas į 40–50 °C oro džiovinimo dėžę, kad plėvelė išdžiūtų, padarykite 45 μm storio plėvelę, atidenkite plėvelę. ir įdėkite į džiovinimo dėžę atsarginei kopijai.

4.2.3 Apibūdinimas ir veikimo patikrinimas

4.2.3.1 Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopijos (FT-IR) analizė

HPMC plėvelių infraraudonųjų spindulių siurbimas buvo nustatytas naudojant Nicolet 5700 Fourier infraraudonųjų spindulių spektrometrą, kurį gamino American Thermoelectric Company.

4.2.3.2 Plataus kampo rentgeno difrakcijos (XRD) analizė

Plataus kampo rentgeno difrakcija (XRD) – tai medžiagos kristalizacijos būsenos analizė molekuliniu lygiu.Šiame darbe plonos plėvelės kristalizacijos būsena buvo nustatyta naudojant ARL / XTRA rentgeno spindulių difraktometrą, kurį gamina Šveicarijos Thermo ARL.Matavimo sąlygos: Rentgeno spindulių šaltinis yra nikelio filtro Cu-kα linija (40 kV, 40 mA).Nuskaitymo kampas nuo 0° iki 80° (2θ).Nuskaitymo greitis 6°/min.

4.2.3.3 Tirpumo vandenyje nustatymas: toks pat kaip 2.2.3.4

4.2.3.4 Mechaninių savybių nustatymas

Naudodami Instron (Šanchajus) bandymo įrangos miniatiūrinę elektroninę universalią tempimo bandymo mašiną INSTRON (5943), pagal GB13022-92 plastikinių plėvelių tempimo savybių tyrimo metodą, išbandykite 25 °C temperatūroje, 50% santykinio drėgnumo sąlygomis, pasirinkite vienodo storio mėginius. ir tikrinamas švarus paviršius be priemaišų.

4.2.3.5 Optinių savybių nustatymas

Naudodami šviesos pralaidumo miglotumo testerį, pasirinkite mėginį, kurį norite išbandyti, su švariu paviršiumi ir be raukšlių, ir išmatuokite plėvelės šviesos pralaidumą bei miglotumą kambario temperatūroje (25°C ir 50 % santykinis drėgnis).

4.2.4 Duomenų apdorojimas

Eksperimentiniai duomenys buvo apdoroti programa „Excel“, o grafiniai – „Origin“ programine įranga.

4.3 Rezultatai ir aptarimas

4.3.1 Gliutaraldehidu susietų HPMC plėvelių infraraudonųjų spindulių sugerties spektrai

4.1 pav. HPMC plėvelių FT-IR esant skirtingam glutaraldehido kiekiui

Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopija yra galinga priemonė apibūdinti funkcines grupes, esančias molekulinėje struktūroje, ir nustatyti funkcines grupes.Siekiant geriau suprasti hidroksipropilmetilceliuliozės struktūrinius pokyčius po modifikavimo, prieš ir po modifikavimo buvo atlikti HPMC plėvelių infraraudonieji tyrimai.4.1 paveiksle pavaizduoti HPMC plėvelių infraraudonieji spektrai su skirtingais glutaraldehido kiekiais ir HPMC plėvelių deformacija

-OH vibracijos sugerties smailės yra netoli 3418 cm-1 ir 1657 cm-1.Palyginus HPMC plėvelių kryžminio ir nesujungto infraraudonųjų spindulių spektrus, matyti, kad pridėjus glutaraldehido, -OH virpesių smailės ties 3418cm-1 ir 1657cm- Hidroksilo grupės sugerties smailė ant 1 hidroksipropoksigrupės buvo žymiai susilpnėjusi, tai rodo. kad HPMC molekulėje sumažėjo hidroksilo grupių skaičius, kurį lėmė kai kurių HPMC hidroksilo grupių ir glutaraldehido dialdehido grupės kryžminio susiejimo reakcija [74].Be to, buvo nustatyta, kad glutaraldehido pridėjimas nepakeitė kiekvienos būdingos HPMC absorbcijos smailės padėties, o tai rodo, kad glutaraldehido pridėjimas nesunaikino paties HPMC grupių.

4.3.2 Glutaraldehidu susietų HPMC plėvelių XRD modeliai

Atliekant medžiagos rentgeno spindulių difrakciją ir analizuojant jos difrakcijos modelį, tai yra tyrimo metodas, leidžiantis gauti tokią informaciją kaip medžiagos viduje esančių atomų ar molekulių struktūra ar morfologija.4.2 paveiksle pavaizduoti HPMC plėvelių su skirtingais glutaraldehido priedais XRD modeliai.Didėjant glutaraldehido pridėjimui, HPMC difrakcijos smailių intensyvumas maždaug 9,5 ° ir 20, 4 ° susilpnėjo, nes glutaraldehido molekulėje susilpnėjo aldehidai.Kryžminio ryšio reakcija vyksta tarp hidroksilo grupės ir hidroksilo grupės HPMC molekulėje, o tai riboja molekulinės grandinės mobilumą [75] ir taip sumažina HPMC molekulės tvarkingo išdėstymo galimybes.

4.2 pav. HPMC plėvelių XRD esant skirtingam glutaraldehido kiekiui

4.3.3 Glutaraldehido poveikis HPMC plėvelių tirpumui vandenyje

4.3 pav. Gliutaraldehido poveikis HPMC plėvelių tirpumui vandenyje

Iš 4.3 paveikslo skirtingų glutaraldehido priedų įtaka HPMC plėvelių tirpumui vandenyje matyti, kad didėjant glutaraldehido dozei pailgėja HPMC plėvelių tirpumo vandenyje laikas.Kryžminio susiejimo reakcija vyksta su aldehido grupe ant glutaraldehido, dėl to žymiai sumažėja hidroksilo grupių skaičius HPMC molekulėje, todėl pailgėja HPMC plėvelės tirpumas vandenyje ir sumažėja HPMC plėvelės tirpumas vandenyje.

4.3.4 Glutaraldehido poveikis HPMC plėvelių mechaninėms savybėms

4.4 pav. Gliutaraldehido poveikis HPMC plėvelių tempimo stipriui ir trūkimo pailgėjimui

Siekiant ištirti glutaraldehido kiekio įtaką HPMC plėvelių mechaninėms savybėms, buvo išbandytas modifikuotų plėvelių atsparumas tempimui ir pailgėjimas trūkimo metu.Pavyzdžiui, 4.4 yra glutaraldehido poveikio plėvelės tempimo stipriui ir pailgėjimui grafikas.Padidėjus glutaraldehido kiekiui, HPMC plėvelių tempiamasis stipris ir pailgėjimas pirmiausia padidėjo, o paskui sumažėjo.tendencija.Kadangi glutaraldehido ir celiuliozės kryžminis ryšys priklauso eterifikaciniam kryžminiam sujungimui, į HPMC plėvelę įdėjus glutaraldehido, dvi aldehido grupės glutaraldehido molekulėje ir hidroksilo grupės HPMC molekulėje patiria kryžminio susiejimo reakciją, kad susidarytų eteriniai ryšiai. , didinant HPMC plėvelių mechanines savybes.Nuolat pridedant glutaraldehido, tirpale didėja kryžminio ryšio tankis, o tai riboja santykinį slydimą tarp molekulių, o molekuliniai segmentai nėra lengvai orientuojami veikiant išorinei jėgai, o tai rodo, kad HPMC plonų plėvelių mechaninės savybės. mažėja makroskopiškai [76] ].Iš 4.4 paveikslo matyti, kad glutaraldehido poveikis HPMC plėvelių mechaninėms savybėms rodo, kad kai glutaraldehido priedas yra 0,25%, skersinio ryšio efektas yra geresnis, o HPMC plėvelių mechaninės savybės.

4.3.5 Glutaraldehido poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms

Šviesos pralaidumas ir miglotumas yra du labai svarbūs pakavimo plėvelių optiniai parametrai.Kuo didesnis pralaidumas, tuo geresnis plėvelės skaidrumas;migla, dar žinoma kaip drumstumas, rodo plėvelės neryškumo laipsnį, o kuo didesnė migla, tuo prastesnis plėvelės skaidrumas.4.5 paveiksle parodyta glutaraldehido pridėjimo įtakos HPMC plėvelių optinėms savybėms kreivė.Iš paveikslo matyti, kad padidėjus glutaraldehido priedo kiekiui, šviesos pralaidumas iš pradžių lėtai didėja, paskui sparčiai didėja ir po to lėtai mažėja;migla Iš pradžių sumažėjo, o paskui padidėjo.Kai buvo pridėta 0,25% glutaraldehido, HPMC plėvelės pralaidumas pasiekė maksimalią 93% vertę, o miglotumas pasiekė mažiausią 13%.Šiuo metu optinis našumas buvo geresnis.Optinių savybių padidėjimo priežastis yra glutaraldehido molekulių ir hidroksipropilmetilceliuliozės kryžminio ryšio reakcija, o tarpmolekulinis išsidėstymas yra kompaktiškesnis ir vienodesnis, o tai padidina HPMC plėvelių optines savybes [77-79].Kai kryžminio ryšio agento yra per daug, kryžminio ryšio vietos yra persotintos, santykinis slydimas tarp sistemos molekulių yra sunkus, o gelio reiškinys yra lengvas.Todėl HPMC plėvelių optinės savybės sumažėja [80].

4.5 pav. Gliutaraldehido poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms

4.4 Šio skyriaus skyriai

Atlikus pirmiau pateiktą analizę, padarytos šios išvados:

1) Glutaraldehidu susietos HPMC plėvelės infraraudonųjų spindulių spektras rodo, kad glutaraldehido ir HPMC plėvelėje vyksta kryžminio susiejimo reakcija.

2) Tikslingiau dėti glutaraldehido nuo 0,25% iki 0,44%.Kai pridėtas glutaraldehido kiekis yra 0,25%, visapusiškos HPMC plėvelės mechaninės ir optinės savybės yra geresnės;po kryžminio sujungimo HPMC plėvelės tirpumas vandenyje pailgėja, o tirpumas vandenyje sumažėja.Kai pridėtas glutaraldehido kiekis yra 0,44%, tirpumo vandenyje laikas Pasiekia apie 135 min.

5 skyrius Natūralus antioksidantas HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė

5.1 Įvadas

Siekiant išplėsti hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelės panaudojimą maisto pakuotėse, šiame skyriuje naudojamas bambuko lapų antioksidantas (AOB) kaip natūralus antioksidantas priedas, o tirpalo liejimo plėvelės formavimo metodas ruošiamas natūralių bambuko lapų antioksidantų, turinčių skirtingas masės frakcijas, gamybai.Antioksidacinė HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė, tirti plėvelės antioksidacines savybes, tirpumą vandenyje, mechanines savybes ir optines savybes bei suteikti pagrindą jos pritaikymui maisto pakavimo sistemose.

5.2 Eksperimentinė dalis

5.2.1 Eksperimentinės medžiagos ir eksperimentiniai instrumentai

5.1 lentelė. Eksperimentinė medžiaga ir specifikacijos

5.2 lentelė. Eksperimentinė įranga ir specifikacijos

5.2.2 Mėginio paruošimas

Tirpalo liejimo būdu paruoškite hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpias pakavimo plėveles su skirtingais kiekiais bambuko lapų antioksidantų: paruoškite 5% hidroksipropilmetilceliuliozės vandeninį tirpalą, tolygiai išmaišykite ir tada įpilkite hidroksipropilmetilceliuliozės Įpilkite tam tikrą dalį (0%, 0,01%, 0,03%. 0,05%, 0,07%, 0,09%) bambuko lapų antioksidantų į celiuliozės plėvelę formuojantį tirpalą ir toliau maišykite

Kad būtų pilnai susimaišęs, leiskite pastovėti kambario temperatūroje 3-5 minutes (putojantis), kad paruoštumėte HPMC plėvelę formuojančius tirpalus, kuriuose yra skirtingos bambuko lapų antioksidantų masės frakcijos.Išdžiovinkite greitojo džiovinimo krosnyje ir, nuplėšę plėvelę, įdėkite į džiovinimo krosnį, kad vėliau galėtumėte naudoti.Paruošta hidroksipropilmetilceliuliozės vandenyje tirpi pakavimo plėvelė su bambuko lapų antioksidantu trumpai vadinama AOB/HPMC plėvele.

5.2.3 Apibūdinimas ir veikimo patikrinimas

5.2.3.1 Infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopijos (FT-IR) analizė

HPMC plėvelių infraraudonųjų spindulių sugerties spektrai buvo matuojami ATR režimu, naudojant Nicolet 5700 Fourier transformacijos infraraudonųjų spindulių spektrometrą, kurį gamina Thermoelectric Corporation.

5.2.3.2 Plataus kampo rentgeno difrakcijos (XRD) matavimas: toks pat kaip 2.2.3.1

5.2.3.3 Antioksidacinių savybių nustatymas

Siekiant išmatuoti paruoštų HPMC plėvelių ir AOB/HPMC plėvelių antioksidacines savybes, šiame eksperimente buvo naudojamas DPPH laisvųjų radikalų pašalinimo metodas, skirtas išmatuoti plėvelių pašalinimo greitį į DPPH laisvuosius radikalus, kad būtų galima netiesiogiai išmatuoti atsparumą oksidacijai. iš filmų.

DPPH tirpalo ruošimas: šešėlinėmis sąlygomis ištirpinkite 2 mg DPPH 40 ml etanolio tirpiklio ir 5 minutes pakaitinkite ultragarsu, kad tirpalas būtų vienodas.Laikyti šaldytuve (4°C) vėlesniam naudojimui.

Remiantis Zhong Yuansheng [81] eksperimentiniu metodu, šiek tiek pakeitus, A0 vertės matavimas: į mėgintuvėlį įpilkite 2 ml DPPH tirpalo, tada įpilkite 1 ml distiliuoto vandens, kad pilnai suplaktumėte ir sumaišytumėte, ir išmatuokite Vertė (519 nm) su UV spektrofotometru.yra A0.A reikšmės matavimas: į mėgintuvėlį įpilkite 2 mL DPPH tirpalo, tada įpilkite 1 mL HPMC plonasluoksnio tirpalo, kad gerai išmaišytumėte, išmatuokite A vertę UV spektrofotometru, paimkite vandenį kaip tuščią kontrolę ir tris lygiagrečius duomenis kiekvienai grupei.DPPH laisvųjų radikalų pašalinimo greičio apskaičiavimo metodas nurodomas pagal šią formulę:

Formulėje: A yra mėginio absorbcija;A0 yra tuščias valdiklis

5.2.3.4 Mechaninių savybių nustatymas: kaip ir 2.2.3.2

5.2.3.5 Optinių savybių nustatymas

Optinės savybės yra svarbūs pakavimo plėvelių skaidrumo rodikliai, daugiausia įskaitant plėvelės pralaidumą ir miglotumą.Plėvelių pralaidumas ir miglotumas buvo išmatuoti naudojant pralaidumo miglos testerį.Plėvelių šviesos pralaidumas ir miglotumas buvo išmatuoti kambario temperatūroje (25 °C ir 50 % santykinis drėgnis) ant bandomųjų mėginių, kurių paviršiai buvo švarūs ir be raukšlių.

5.2.3.6 Tirpumo vandenyje nustatymas

Nupjaukite apie 45 μm storio 30 mm × 30 mm plėvelę, į 200 ml stiklinę įpilkite 100 ml vandens, padėkite plėvelę nejudančio vandens paviršiaus centre ir išmatuokite laiką, kol plėvelė visiškai išnyks.Jei plėvelė prilimpa prie stiklinės sienelės, ją reikia dar kartą išmatuoti, o rezultatas imamas 3 kartų vidurkiu, vienetas min.

5.2.4 Duomenų apdorojimas

Eksperimentiniai duomenys buvo apdoroti programa „Excel“, o grafiniai – „Origin“ programine įranga.

5.3 Rezultatai ir analizė

5.3.1 FT-IR analizė

5.1 pav. HPMC ir AOB/HPMC plėvelių FTIR

Organinėse molekulėse atomai, sudarantys cheminius ryšius arba funkcines grupes, yra nuolatinės vibracijos būsenoje.Kai organinės molekulės yra apšvitintos infraraudonaisiais spinduliais, molekulėse esantys cheminiai ryšiai arba funkcinės grupės gali sugerti vibracijas, todėl galima gauti informacijos apie molekulėje esančius cheminius ryšius arba funkcines grupes.5.1 paveiksle pavaizduoti HPMC plėvelės ir AOB/HPMC plėvelės FTIR spektrai.Iš 5 paveikslo matyti, kad būdinga hidroksipropilmetilceliuliozės skeleto vibracija daugiausia koncentruojasi 2600-3700 cm-1 ir 750-1700 cm-1.Stiprus vibracijos dažnis 950–1250 cm-1 srityje daugiausia yra būdingas CO skeleto tempimo vibracijos regionas.HPMC plėvelės sugerties juostą, esantį netoli 3418 cm-1, sukelia OH jungties tempimo vibracija, o hidroksipropoksi grupės hidroksilo grupės sugerties piką ties 1657 cm-1 sukelia karkaso tempimo vibracija [ 82].Sugerties smailės ties 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 ir 945cm-1 buvo normalizuotos į asimetrines, simetriškas deformacines vibracijas, plokštumoje ir už plokštumos lenkimo virpesius, priklausančius -CH3 [83].HPMC buvo modifikuotas naudojant AOB.Pridėjus AOB, kiekvienos būdingos AOB / HPMC smailės padėtis nepasikeitė, o tai rodo, kad AOB pridėjimas nesunaikino pačių HPMC grupių.OH jungties tempimo vibracija AOB/HPMC plėvelės sugerties juostoje netoli 3418 cm-1 susilpnėja, o smailės formos pasikeitimą daugiausia lemia gretimų metilo ir metileno juostų pasikeitimas dėl vandenilio jungties indukcijos. .12], matyti, kad AOB pridėjimas turi įtakos tarpmolekulinėms vandenilio jungtims.

5.3.2 XRD analizė

5.2 pav. HPMC ir AOB/ XRD

5.2 pav. HPMC ir AOB/HPMC plėvelių XRD

Plėvelių kristalinė būsena buvo analizuojama plačiakampe rentgeno spindulių difrakcija.5.2 paveiksle pavaizduoti HPMC plėvelių ir AAOB/HPMC plėvelių XRD modeliai.Iš paveikslo matyti, kad HPMC plėvelė turi 2 difrakcijos smailes (9,5°, 20,4°).Pridėjus AOB, difrakcijos smailės apie 9, 5 ° ir 20, 4 ° žymiai susilpnėja, o tai rodo, kad AOB / HPMC plėvelės molekulės yra tvarkingai išdėstytos.Gebėjimas sumažėjo, o tai rodo, kad AOB pridėjimas sutrikdė hidroksipropilmetilceliuliozės molekulinės grandinės išsidėstymą, sunaikino pirminę molekulės kristalinę struktūrą ir sumažino įprastą hidroksipropilmetilceliuliozės išsidėstymą.

5.3.3 Antioksidacinės savybės

Siekiant ištirti skirtingų AOB priedų poveikį AOB/HPMC plėvelių atsparumui oksidacijai, atitinkamai buvo ištirtos plėvelės su skirtingais AOB priedais (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%).Pagrindo plovimo greičio poveikis, rezultatai parodyti 5.3 pav.

5.3 pav. HPMC plėvelių poveikis AOB turiniui DPPH apgyvendinimui

Iš 5.3 paveikslo matyti, kad AOB antioksidanto pridėjimas žymiai pagerino DPPH radikalų pašalinimo greitį HPMC plėvelėmis, tai yra, pagerėjo plėvelių antioksidacinės savybės, o padidinus AOB priedą, DPPH radikalų pašalinimas. iš pradžių didėjo, po to palaipsniui mažėjo.Kai pridedamas AOB kiekis yra 0,03%, AOB/HPMC plėvelė geriausiai veikia DPPH laisvųjų radikalų šalinimo greitį, o jos laisvųjų radikalų pašalinimo greitis DPPH siekia 89,34%, ty AOB/HPMC plėvelė turi geriausias antioksidacinis efektyvumas šiuo metu;Kai AOB kiekis buvo 0,05 % ir 0,07 %, DPPH laisvųjų radikalų pašalinimo greitis AOB/HPMC plėvelėje buvo didesnis nei 0,01 % grupės, bet žymiai mažesnis nei 0,03 % grupės;tai gali būti dėl per didelio natūralių antioksidantų kiekio. AOB pridėjimas lėmė AOB molekulių aglomeraciją ir netolygų pasiskirstymą plėvelėje, taip paveikdamas AOB/HPMC plėvelių antioksidacinio poveikio poveikį.Galima pastebėti, kad eksperimente paruošta AOB/HPMC plėvelė pasižymi geromis antioksidacinėmis savybėmis.Kai pridedama 0,03%, AOB/HPMC plėvelės antioksidacinės savybės yra stipriausios.

5.3.4 Tirpumas vandenyje

Iš 5.4 paveikslo, bambuko lapų antioksidantų poveikio hidroksipropilmetilceliuliozės plėvelių tirpumui vandenyje, matyti, kad skirtingi AOB priedai turi reikšmingos įtakos HPMC plėvelių tirpumui vandenyje.Pridėjus AOB, padidėjus AOB kiekiui, plėvelės vandenyje tirpimo laikas buvo trumpesnis, o tai rodo, kad AOB / HPMC plėvelės tirpumas vandenyje buvo geresnis.Tai reiškia, kad AOB pridėjimas pagerina plėvelės AOB/HPMC tirpumą vandenyje.Iš ankstesnės XRD analizės matyti, kad pridėjus AOB sumažėja AOB/HPMC plėvelės kristališkumas, susilpnėja jėga tarp molekulinių grandinių, todėl vandens molekulės lengviau patenka į AOB/HPMC plėvelę. , todėl AOB/HPMC plėvelė tam tikru mastu patobulinta.Plėvelės tirpumas vandenyje.

5.4 pav. AOB poveikis vandenyje tirpioms HPMC plėvelėms

5.3.5 Mechaninės savybės

5.5 pav. AOB poveikis HPMC plėvelių tempimui ir trūkimo pailgėjimui

Plonos plėvelės medžiagos yra vis plačiau naudojamos, o jų mechaninės savybės daro didelę įtaką membraninių sistemų eksploatacijai, kuri tapo pagrindiniu tyrimų tašku.5.5 paveiksle parodytas AOB/HPMC plėvelių atsparumas tempimui ir pailgėjimas trūkimo kreivėse.Iš paveikslo matyti, kad skirtingi AOB papildymai turi reikšmingą poveikį mechaninėms plėvelių savybėms.Pridėjus AOB, padidinus AOB pridėjimą, AOB/HPMC.Plėvelės tempiamasis stipris rodė mažėjimo tendenciją, o pailgėjimas lūžio metu – iš pradžių didėjimo, o paskui mažėjimo tendenciją.Kai AOB kiekis buvo 0,01%, plėvelės pailgėjimas trūkimo metu pasiekė didžiausią maždaug 45%.AOB poveikis HPMC plėvelių mechaninėms savybėms yra akivaizdus.Iš XRD analizės matyti, kad antioksidanto AOB pridėjimas sumažina AOB / HPMC plėvelės kristališkumą ir taip sumažina AOB / HPMC plėvelės atsparumą tempimui.Pailgėjimas lūžio metu iš pradžių didėja, o paskui mažėja, nes AOB gerai tirpsta vandenyje ir yra suderinama ir yra mažos molekulinės medžiagos.Suderinamumo su HPMC proceso metu susilpnėja molekulių sąveikos jėga, o plėvelė suminkštėja.Dėl standžios struktūros AOB/HPMC plėvelė tampa minkšta ir padidėja plėvelės pailgėjimas;AOB ir toliau didėjant, AOB/HPMC plėvelės pailgėjimas mažėja, nes AOB/HPMC plėvelėje esančios AOB molekulės sudaro makromolekules. Tarpas tarp grandinių didėja ir tarp makromolekulių nėra susipynimo taško, ir plėvelė lengvai nutrūksta, kai plėvelė yra įtempta, todėl AOB/HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu sumažėja.

5.3.6 Optinės savybės

5.6 pav. AOB poveikis HPMC plėvelių optinėms savybėms

5.6 paveikslas yra grafikas, kuriame parodytas AOB/HPMC plėvelių pralaidumo ir miglotumo pokytis.Iš paveikslo matyti, kad padidėjus AOB kiekiui mažėja AOB/HPMC plėvelės pralaidumas ir didėja miglotumas.Kai AOB kiekis neviršijo 0,05%, AOB/HPMC plėvelių šviesos pralaidumo ir miglotumo kitimo greitis buvo lėtas;kai AOB kiekis viršijo 0,05%, šviesos pralaidumo ir miglotumo kitimo greitis buvo pagreitintas.Todėl pridedamas AOB kiekis neturėtų viršyti 0,05%.

5.4 Šio skyriaus skyriai

Naudojant bambuko lapų antioksidantą (AOB) kaip natūralų antioksidantą ir hidroksipropilmetilceliuliozę (HPMC) kaip plėvelę formuojančią matricą, buvo paruošta naujo tipo natūralaus antioksidanto pakavimo plėvelė tirpalo maišymo ir liejimo plėvelės formavimo metodu.Šiame eksperimente paruošta AOB/HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė pasižymi antioksidacinėmis funkcinėmis savybėmis.AOB/HPMC plėvelė su 0,03 % AOB turi apie 89 % DPPH laisvųjų radikalų šalinimo greitį, o šalinimo efektyvumas yra geriausias, o tai yra geresnis nei be AOB.HPMC plėvelė pagerėjo 61%.Taip pat žymiai pagerėja tirpumas vandenyje, sumažėja mechaninės ir optinės savybės.Patobulintas AOB/HPMC plėvelės medžiagų atsparumas oksidacijai išplėtė jo taikymą maisto pakuotėse.

VI skyrius Išvada

1) Didėjant HPMC plėvelę sudarančio tirpalo koncentracijai, plėvelės mechaninės savybės pirmiausia padidėjo, o vėliau sumažėjo.Kai HPMC plėvelę formuojančio tirpalo koncentracija buvo 5%, HPMC plėvelės mechaninės savybės buvo geresnės, o atsparumas tempimui buvo 116 MPa.Lūžio pailgėjimas yra apie 31 %;mažėja optinės savybės ir tirpumas vandenyje.

2) Didėjant plėvelės formavimo temperatūrai, pirmiausia padidėjo, o vėliau sumažėjo plėvelių mechaninės savybės, pagerėjo optinės savybės ir sumažėjo tirpumas vandenyje.Kai plėvelės formavimo temperatūra yra 50 ° C, bendras veikimas yra geresnis, atsparumas tempimui yra apie 116 MPa, šviesos pralaidumas yra apie 90%, o vandens tirpimo laikas yra apie 55 min., todėl plėvelės formavimo temperatūra yra didesnė. tinka 50°C.

3) Naudojant plastifikatorius HPMC plėvelių kietumui pagerinti, pridėjus glicerolio, HPMC plėvelių trūkimo pailgėjimas žymiai padidėjo, o tempiamasis stipris sumažėjo.Kai pridedamas glicerolio kiekis buvo nuo 0,15% iki 0,25%, HPMC plėvelės pailgėjimas trūkimo metu buvo apie 50%, o tempiamasis stipris buvo apie 60 MPa.

4) Pridėjus sorbitolio, plėvelės pailgėjimas plyšimo metu pirmiausia padidėja, o vėliau mažėja.Kai sorbitolio pridėta apie 0,15%, pailgėjimas trūkimo metu siekia 45%, o tempiamasis stipris yra apie 55 MPa.

5) Dviejų plastifikatorių, glicerolio ir sorbitolio, pridėjimas sumažino HPMC plėvelių optines savybes ir tirpumą vandenyje, o sumažėjimas nebuvo didelis.Palyginus dviejų plastifikatorių plastifikacinį poveikį HPMC plėvelėms, matyti, kad glicerolio plastifikacinis poveikis yra geresnis nei sorbitolio.

6) Taikant infraraudonųjų spindulių sugerties spektroskopiją (FTIR) ir plataus kampo rentgeno spindulių difrakcijos analizę, buvo tiriamas glutaraldehido ir HPMC kryžminis ryšys bei kristališkumas po kryžminio sujungimo.Pridėjus kryžminio ryšio agento glutaraldehido, paruoštų HPMC plėvelių atsparumas tempimui ir pailgėjimas trūkimo metu pirmiausia padidėjo, o vėliau sumažėjo.Kai glutaraldehido pridėta 0,25%, visapusiškos HPMC plėvelių mechaninės savybės yra geresnės;po kryžminio sujungimo tirpumo vandenyje laikas pailgėja, o tirpumas vandenyje mažėja.Kai glutaraldehido yra 0,44%, tirpumo vandenyje laikas siekia apie 135 min.

7) Į plėvelę sudarantį HPMC plėvelės tirpalą pridėjus atitinkamą AOB natūralaus antioksidanto kiekį, paruošta AOB/HPMC vandenyje tirpi pakavimo plėvelė pasižymi antioksidacinėmis funkcinėmis savybėmis.AOB/HPMC plėvelė su 0,03% AOB pridėjo 0,03% AOB, kad pašalintų DPPH laisvuosius radikalus. Pašalinimo greitis yra apie 89%, o pašalinimo efektyvumas yra geriausias, o tai yra 61% didesnis nei HPMC plėvelės be AOB.Taip pat žymiai pagerėja tirpumas vandenyje, sumažėja mechaninės ir optinės savybės.Pridėjus 0,03% AOB, plėvelės antioksidacinis poveikis yra geras, o AOB / HPMC plėvelės antioksidacinės savybės išplečia šios pakavimo plėvelės medžiagos naudojimą maisto pakuotėse.