Гідраксіпропил метилцеллюлоза(HPMC)-гэта натуральны палімерны матэрыял з багатымі рэсурсамі, аднаўляльнымі і добрай растваральнасцю вады і ўласцівасцямі, якія ўтвараюць плёнкі. Гэта ідэальная сыравіна для падрыхтоўкі водарастваральных упаковачных плёнак.
Вадараспушчальны ўпаковачны плёнка-гэта новы тып зялёнага ўпаковачнага матэрыялу, які атрымаў вялікую ўвагу ў Еўропе і ЗША і іншых краінах. Гэта не толькі бяспечна і зручна ў выкарыстанні, але і вырашае праблему ўтылізацыі адходаў упакоўкі. У цяперашні час вадзяныя растваральныя плёнкі ў асноўным выкарыстоўваюць матэрыялы на нафтавай аснове, такія як полівінілавы спірт і аксід поліэтылену ў якасці сыравіны. Petroleum-гэта не аднаўляльны рэсурс, і маштабнае выкарыстанне прывядзе да недахопу рэсурсаў. Існуюць таксама растваральныя ў вадзе плёнкі, якія выкарыстоўваюць прыродныя рэчывы, такія як крухмал і бялок у якасці сыравіны, але гэтыя растваральныя ў вадзе плёнкі маюць дрэнныя механічныя ўласцівасці. У гэтым артыкуле быў падрыхтаваны новы тып растваральнай упаковачнай плёнкі з дапамогай метаду ўтварэння плёнкі з выкарыстаннем гидроксипропил метилцеллюлозы ў якасці сыравіны. Былі абмеркаваны ўплыў канцэнтрацыі вадкасці, якая ўтварае плёнку, якая ўтварае плёнку на трываласць на расцяжэнне, падаўжэнне пры перапынку, прапусканне святла і растваральнасць вады ў вадзяных упакоўках HPMC. Былі выкарыстаны гліцэрына, сорбіт і глутаральдэгід, дадаткова палепшыўшы прадукцыйнасць упаковачнай плёнкі HPMC. Нарэшце, для пашырэння прымянення ўпаковачнай плёнкі HPMC у вадзяным вырашэнні ў харчовай упакоўцы было выкарыстана антыаксідант Bamboo Leaf (AOB) для паляпшэння антыаксідантных уласцівасцей упаковачнай плёнкі HPMC. Асноўныя высновы наступныя:
(1) З павелічэннем канцэнтрацыі HPMC, трываласць на разрыў і падаўжэнне пры разрыве плёнак HPMC павялічыліся, а прапускальнасць святла знізілася. Калі канцэнтрацыя HPMC складае 5%, а тэмпература ўтварэння плёнкі складае 50 ° С, усё лепш, комплексныя ўласцівасці плёнкі HPMC лепш. У гэты час трываласць на расцяжэнне складае каля 116 МПа, падаўжэнне на перапынку складае каля 31%, прапусканне святла складае 90%, а час, які змяняецца ў вадзе, 55 хвілін.
. Калі ўтрыманне гліцэрыны складае ад 0,05%да 0,25%, эфект з'яўляецца лепшым, а падаўжэнне пры разрыве вадзяной ўпаковачнай плёнкі HPMC дасягае каля 50%; Калі ўтрыманне сорбіта складае 0,15%, падаўжэнне пры перапынку павялічваецца да 45% або каля таго. Пасля таго, як вадараспушчальная ўпаковачная плёнка HPMC была зменена з гліцэрынай і сорбітам, трываласць на расцяжэнне і аптычныя ўласцівасці зніжаліся, але памяншэнне было не істотным.
(3) інфрачырвоная спектраскапія (FTIR) глутаральдэгід, якая змяшчаецца ў воданепранікальнай упакоўцы HPMC, паказала, што глутаральдэгід сшываў з плёнкай, зніжаючы растваральнасць вады ў вадзяную ўпакоўку. Калі даданне глутаральдэгіду склала 0,25%, механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці плёнак дасягнулі аптымальнага. Калі даданне глутаральдэгіду склала 0,44%, час, які змяншае ваду, дасягнуў 135 мін.
. Калі было дададзена 0,03% AOB, у фільма AOB/HPMC была хуткасць ачысткі каля 89% для свабодных радыкалаў DPPH, і эфектыўнасць ачысткі была лепшай, што на 61% вышэй, чым у фільма HPMC без AOB, і растваральнасць вады таксама значна палепшылася.
Ключавыя словы: вадараспушчальная ўпаковачная плёнка; гідраксіпропил метилцеллюлоза; пластыфікатар; крыжавалы агент; антыаксідант.
Змест
Рэзюмэ …………………………………………. ………………………………………………………………………………………….
Анатацыя ………………………………………………………………………………………………………………………………….
Змест …………………………………………. ………………………………………………………………………… Я I
ГЛАВА першае Уводзіны ………………………………………. …………………………………………………………… ..1
1.1 Вада- растваральны фільм ……………………………………………………………………………………………………………… .1 .1
1.1.1Polyvinyl Alcloy (PVA) Водарастваральная плёнка …………………………………………………………… 1
1.1.2polyethylene аксід (PEO) растваральны ў вадзе ………………………………………… ………… ..2
1.1.3STARCH на аснове водарастваральнага фільма ……………………………………………………………………………………… .2.
1.1.4 Вадарастваральныя фільмы на аснове бялку ………………………………………………………………………………… .2
1.2 Гідраксіпропил метилцеллюлоза ………………………………………………………………………………………………… 3
1.2.1 Структура гідраксіпропил метилцеллюлозу ………………………………………………………… .3
1.2.2 Растваральнасць вады гідраксіпропил метилцеллюлозу ………………………………………………………… 4 4
1.2.3 Уласцівасці фільма, якія ўтвараюць плёнкі гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы ………………………………………… .4 .4
1.3 Мадыфікацыя пластыфікацыі гідраксіпропил метилцеллюлознай плёнкі …………………………………… ..4
1.4 Мадыфікацыя сшывання гідраксіпропил метилцеллюлознай плёнкі ………………………………… .5
1.5 Антыаксідатыўныя ўласцівасці гідраксіпропил -метилцеллюлознай плёнкі ……………………………………. 5
1.6 Прапанова тэмы ……………………………………………………………. ………………………………………… .7
1.7 Даследчы кантэнт ………………………………………………………………………………………………………………………………… .7 7
Chapter 2 Preparation and Properties of Hydroxypropyl Methyl Cellulose Water-Soluble Packaging Film………………………………………………………………………………………………………………………………….8
2.1 Уводзіны ……………………………………………………………………………………………………………………………. 8
2.2 Эксперыментальны раздзел ……………………………………………………………. ………………………………………… .8
2.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты ……………………………………………………………. ……… ..8
2.2.2 Падрыхтоўка ўзору ………………………………………………………………………………………………… ..9
2.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць ………………………………………………………………………………… .9
2.2.4 Апрацоўка дадзеных …………………………………………. ……………………………………………………………… 10
2.3 Вынікі і абмеркаванне ………………………………………………………………………………………………………… 10
2.3.1 The effect of film-forming solution concentration on HPMC thin films ………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………. 10
2.3.2 Influence of film formation temperature on HPMC thin films ………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..13
2.4 Рэзюмэ раздзела ………………………………………………………………………………… .. 16
Chapter 3 Effects of Plasticizers on HPMC Water-Soluble Packaging Films ……………………………………………………………………..17
3.1 Уводзіны ………………………………………………………………………………………………………… 17.
3.2 Эксперыментальны раздзел ……………………………………………………………………………………………………………………………………….
3.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты ……………………………………………………………………… 17
3.2.2 Падрыхтоўка ўзору ……………………………………………………………………… 18
3.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць ……………………………………………………………………… .18
3.2.4 Апрацоўка дадзеных ………………………………………………………. ……………………………………… ..19
3.3 Вынікі і абмеркаванне ……………………………………………………………………………………… 19
3.3.1 The effect of glycerol and sorbitol on the infrared absorption spectrum of HPMC thin films …………………………………………………………………………………………………………………………….19
3.3.2 The effect of glycerol and sorbitol on the XRD patterns of HPMC thin films ……………………………………………………………………………………………………………………………………..20
3.3.3 Effects of glycerol and sorbitol on the mechanical properties of HPMC thin films……………………………………………………………………………………………………………………………………….21
3.3.4 Effects of glycerol and sorbitol on the optical properties of HPMC films………………………………………………………………………………………………………………………………………22
3.3.5 Уплыў гліцэрыны і сорбіту на растваральнасць вады ў фільмах HPMC ………. 23
3.4 Chapter Summary ………………………………………… ……………………………………………………..24
Chapter 4 Effects of Crosslinking Agents on HPMC Water-Soluble Packaging Films ……………………………………………………………………………………………………………………………………25
4.1 Уводзіны …………………………………………………………………………………………………………. 25
4.2 Эксперыментальны раздзел …………………………………………………………………………………………… 25 25
4.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты ……………………………………………………… 25
4.2.2 Specimen Preparation ………………………………………… ………………………………………..26
4.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць …………………………………………………………………… .26
4.2.4 Апрацоўка дадзеных ……………………………………………………………. ……………………………………… ..26
4.3 Вынікі і дыскусія ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
4.3.1 Інфрачырвоны спектр паглынання глутаральдэгід-крыжаванага, тонкія фільмы HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
4.3.2 XRD ўзоры глутаральдэгіду, сшытыя тонкія плёнкі HPMC ………………………… ..27
4.3.3 Уплыў глутаральдэгіду на растваральнасць вады ў фільмах HPMC ………………… ..28
4.3.4 Уплыў глутаральдэгіду на механічныя ўласцівасці тонкіх плёнак HPMC ... 29
4.3.5 Уплыў глутаральдэгіду на аптычныя ўласцівасці фільмаў HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
4.4 Рэзюмэ раздзела ………………………………………………………………………………… .. 30
Раздзел 5 Натуральны антыаксідант HPMC Водарастваральны ўпаковачны плёнка ………………………… ..31
5.1 Уводзіны ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31
5.2 Experimental Section ……………………………………………… ………………………………………………………31
5.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і эксперыментальныя інструменты …………………………………………… 31
5.2.2 Падрыхтоўка ўзору ……………………………………………………………………………………………… .32
5.2.3 Characterization and performance testing ……………………………………….. ………………………32
5.2.4 Апрацоўка дадзеных ………………………………………………………. ………………………………………………… 33
5.3 Вынікі і аналіз ………………………………………………………………………………………………………… .33
5.3.1 FT-IR-аналіз ……………………………………………………………………………………………………… 33
5.3.2 Аналіз XRD ………………………………………………………………………………………………………… ..34
5.3.3 Антыаксідантныя ўласцівасці ……………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
5.3.4 Растваральнасць вады …………………………………………………………………………………………………………………… .35
5.3.5 Механічныя ўласцівасці ………………………………………………………………………………………… ..36
5.3.6 Аптычныя характарыстыкі …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
5.4 Рэзюмэ раздзела …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Раздзел 6 Выснова ……………………………………………………………. …………………………………… ..39
Літаратура ………………………………………………………………………………………………………………………… 40 40
Вынікі даследаванняў падчас даследаванняў ступені …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Удзячнасць …………………………………………………………………………………………………………… .46
ГЛАВА першае Уводзіны
У якасці новага зялёнага ўпаковачнага матэрыялу, упаковачная ўпаковачная плёнка шырока выкарыстоўваецца ў ўпакоўцы розных прадуктаў у замежных краінах (напрыклад, ЗША, Японія, Францыя і г.д.) [1]. Вадараспушчальная плёнка, як вынікае з назвы,-гэта пластыкавая плёнка, якую можна растварыць у вадзе. Ён выраблены з растваральных у вадзе палімерных матэрыялаў, якія могуць растварацца ў вадзе і рыхтуецца пэўным працэсам фарміравання плёнкі. З -за сваіх спецыяльных уласцівасцей, гэта вельмі падыходзіць людзям. Такім чынам, усё больш даследчыкаў пачалі звяртаць увагу на патрабаванні аховы навакольнага асяроддзя і зручнасці [2].
1,1 Выражаная ў вадзе плёнку
У цяперашні час водарастваральныя плёнкі-гэта ў асноўным растваральныя ў вадзе плёнкі з выкарыстаннем матэрыялаў на нафтавай аснове, такіх як полівінілавы спірт і поліэтыленавая аксід у якасці сыравіны, а таксама растваральныя ў вадзе плёнкі з выкарыстаннем натуральных рэчываў, такіх як крухмал і бялок у якасці сыравіны.
1.1.1 Полівінілавы спірт (PVA) вадараспушчальная плёнка
У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваюцца вадзяныя растваральныя фільмы ў свеце-гэта ў асноўным растваральныя ў вадзе PVA. PVA - гэта вінілавы палімер, які можна выкарыстоўваць бактэрыямі ў якасці крыніцы вугляроду і крыніцы энергіі, і можа быць раскладзены ў дзеянні бактэрый і ферментаў [3]], які належыць да своеасаблівага біяраскладальнага палімернага матэрыялу з нізкай коштам, выдатнай устойлівасцю да алею, рэзістэнтнасцю да растваральнікаў і ўласцівасцямі газавага бар'ера [4]. PVA Film валодае добрымі механічнымі ўласцівасцямі, моцнай адаптасцю і добрай аховай навакольнага асяроддзя. Ён шырока выкарыстоўваецца і мае высокую ступень камерцыялізацыі. Гэта, безумоўна, найбольш шырока выкарыстоўваецца і самая вялікая ўпаковачная ўпаковачная плёнка на рынку [5]. PVA мае добрую разбуранасць і можа быць раскладзена мікраарганізмамі для стварэння CO2 і H2O ў глебе [6]. Большасць даследаванняў на растваральных у вадзе фільмаў заключаецца ў тым, каб змяніць і змяшаць іх, каб атрымаць лепшыя вадзяныя растваральныя фільмы. Чжао Лінлін, Xiong Hanguo [7] вывучаў падрыхтоўку водарастваральнай упаковачнай плёнкі з PVA ў якасці асноўнай сыравіны, і вызначала аптымальнае суадносіны масы артаганальным эксперыментам: акісляльны крухмал (O-ST) 20%, жэлацін 5%, гліцэрын 16%, додэцыл-сульфат натрыю (SDS) 4%. Пасля мікрахвалевай сушкі атрыманай плёнкі час растваральнага ў вадзе пры пакаёвай тэмпературы складае 101S.
Мяркуючы па бягучай сітуацыі з даследаваннямі, PVA Film шырока выкарыстоўваецца, нізкі кошт і выдатны ў розных уласцівасцях. У цяперашні час гэта самы дасканалы вадзяны ўпаковачны матэрыял. Аднак, як матэрыял на нафтавай аснове, PVA з'яўляецца не аднаўляльным рэсурсам, і яго працэс вытворчасці сыравіны можа быць забруджаны. Хоць ЗША, Японія і іншыя краіны пералічылі гэта як нетоксичное рэчыва, яго бяспека ўсё яшчэ адкрыта для пытання. І ўдыханне, і прыём прыёму шкоды для арганізма [8], і яго нельга назваць поўнай зялёнай хіміяй.
1.1.2 Поліэтыленавая аксід (PEO) вадараспушчальная плёнка
Поліэтыленавая аксід, таксама вядомы як аксід поліэтылену, з'яўляецца тэрмапластычным, водарастваральным палімерам, які можна змяшаць з вадой у любым суадносінах пры пакаёвай тэмпературы [9]. Структурная формула поліэтыленавага аксіду складае Н-(-OCH2CH2-) N-OH, і яго адносная малекулярная маса паўплывае на яго структуру. Калі малекулярная маса знаходзіцца ў дыяпазоне 20000 ~ 20000, яе называюць поліэтыленгліколь (ПЭГ), а малекулярная маса перавышае 20 000, можна назваць аксід поліэтылену (PEO) [10]. PEO - гэта белы цякучы грануляваны парашок, які лёгка апрацоўваць і форму. Звычайна плёнкі PEO рыхтуюцца шляхам дадання пластыфікатараў, стабілізатараў і напаўняльнікаў у смалы PEO з дапамогай тэрмапластычнай апрацоўкі [11].
У цяперашні час плёнка PEO-гэта растваральная ў вадзе з добрай растваральнасцю вады, і яго механічныя ўласцівасці таксама добрыя, але ПЭО валодае адносна стабільнымі ўласцівасцямі, адносна складанымі ўмовамі дэградацыі і павольным працэсам дэградацыі, які аказвае пэўны ўплыў на навакольнае асяроддзе, і большасць яго асноўных функцый можна выкарыстоўваць. Альтэрнатыва фільма PVA [12]. Акрамя таго, PEO таксама мае пэўную таксічнасць, таму яна рэдка выкарыстоўваецца ў упакоўцы прадуктаў [13].
1.1.3 З крухмальнай воднай растваральнай плёнкай
Крухмал - гэта натуральны высокі малекулярны палімер, і яго малекулы ўтрымліваюць вялікую колькасць гідраксільных груп, таму існуе моцнае ўзаемадзеянне паміж малекуламі крухмалу, так што крухмалу цяжка расплавіць і апрацоўваць, а сумяшчальнасць крухмалу дрэнная, і цяжка ўзаемадзейнічаць з іншымі палімерамі. апрацаваны разам [14,15]. Растваральнасць у вадзе крухмалу дрэнная, і спатрэбіцца шмат часу, каб набрацца ў халоднай вадзе, настолькі мадыфікаваны крухмал, гэта значыць, растваральны ў вадзе крухмал, часта выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі растваральных у вадзе плёнак. Звычайна крухмал хімічна мадыфікуецца такімі метадамі, як эстэрыфікацыя, эфірная праца, прышчэпка і сшыванне, каб змяніць першапачатковую структуру крухмалу, тым самым паляпшаючы ваду растваральнасць крухмалу [7,16].
Увядзіце эфірныя сувязі ў крухмальныя групы па хімічных сродках альбо выкарыстоўвайце моцныя акісляльнікі, каб знішчыць уласцівую малекулярную структуру крухмалу, каб атрымаць мадыфікаваны крухмал з лепшай працаздольнасцю [17], а таксама для атрымання растваральнага ў вадзе крухмалу з лепшымі ўласцівасцямі, якія ўтвараюць плёнку. Аднак пры нізкай тэмпературы крухмальная плёнка валодае надзвычай дрэннымі механічнымі ўласцівасцямі і дрэннай празрыстасцю, таму ў большасці выпадкаў яе трэба рыхтаваць, спалучаючы з іншымі матэрыяламі, такімі як PVA, і фактычнае значэнне выкарыстання не высокае.
1.1.4 Вадараспушчальны на аснове бялку
Бялок - гэта біялагічна актыўнае натуральнае макрамалекулярнае рэчыва, якое змяшчаецца ў жывёл і раслін. Паколькі большасць бялковых рэчываў нерастваральныя ў вадзе пры пакаёвай тэмпературы, неабходна вырашыць растваральнасць бялкоў у вадзе пры пакаёвай тэмпературы для падрыхтоўкі растваральных у вадзе плёнак з вавёркамі ў якасці матэрыялаў. Каб палепшыць растваральнасць бялкоў, іх трэба змяніць. Агульныя метады хімічнай мадыфікацыі ўключаюць дэфалімінацыя, фталоамідацию, фасфарыляцыю і г.д. [18]; Эфект мадыфікацыі заключаецца ў тым, каб змяніць структуру тканін бялку, тым самым павялічваючы растваральнасць, геляцыю, функцыянальныя магчымасці, такія як паглынанне вады і стабільнасць задавальняюць патрэбы вытворчасці і перапрацоўкі. Вадарастваральныя плёнкі на аснове бялку могуць вырабляцца з выкарыстаннем сельскагаспадарчых і бакавых вырабаў, такіх як валасасць жывёл у якасці сыравіны, альбо спецыялізаваным на вытворчасці высокатэйнавых раслін для атрымання сыравіны, без неабходнасці нафтахімічнай прамысловасці, а матэрыялы аднаўляюцца і маюць меншы ўплыў на навакольнае асяроддзе [19]. Аднак вадзяныя растваральныя плёнкі, прыгатаваныя тым жа бялком, што і матрыца, маюць дрэнныя механічныя ўласцівасці і нізкую растваральнасць у вадзе пры нізкай тэмпературы або пакаёвай тэмпературы, таму іх дыяпазон ужывання вузкі.
Падводзячы вынік, для распрацоўкі новага, аднаўляльнага, растваральнага ўпаковачнага фільма для ўпакоўкі з выдатнай працаздольнасцю для паляпшэння недахопаў сучасных вадзяных растваральных фільмаў.
Гідраксіпропил метиллюлоза (гідраксіпрапіл-метиллюлоза, кароткая HPMC)-гэта натуральны палімерны матэрыял, які не толькі багаты рэсурсамі, але і нетоксический, бяскрыўднай, недарагім, не канкуруе з людзьмі за ежу і багаты аднаўляльны рэсурс у прыродзе [20]]. Ён мае добрую растваральнасць у вадзе і ўласцівасці фільма, а таксама мае ўмовы для падрыхтоўкі ўпаковачных упаковачных плёнак.
1.2 Гідраксіпропил метилцеллюлоза
Гідраксіпропил метиллюлоза (гідраксіпропил метиллюлоза, кароткая HPMC), таксама скарочаная як гіпромеллоза, атрымліваецца з натуральнай цэлюлозы шляхам лячэння алкалізацыі, мадыфікацыі эфірных дзеянняў, рэакцыі нейтралізацыі і прамывання і высыхання. Вадараспушчальны вытворнае цэлюлозы [21]. Гідраксіпропил метилцеллюлоза мае наступныя характарыстыкі:
(1) Багатыя і аднаўляльныя крыніцы. Сыравіна гідраксіпропил метилцеллюлозы з'яўляецца найбольш распаўсюджанай натуральнай цэлюлозай на зямлі, якая належыць арганічным аднаўляльным рэсурсам.
(2) экалагічна чысты і біяраскладальны. Гідраксіпропил метилцеллюлоза не таксічная і бясшкодная для чалавечага цела і можа выкарыстоўвацца ў медыцыне і харчовай прамысловасці.
(3) Шырокі спектр выкарыстання. У якасці растваральнага палімернага матэрыялу, гидроксипропил метилцеллюлоза мае добрую растваральнасць у вадзе, дысперсію, патаўшчэнне, затрымку вады і ўласцівасці, якія ўтвараюць плёнку, і могуць шырока выкарыстоўваць у будаўнічых матэрыялах, тэкстылі і г.д.
1.2.1 Структура гідраксіпропил метилцеллюлозу
HPMC атрымліваецца з натуральнай цэлюлозы пасля алкалізацыі, а частка яго полігідроксіпрапілавага эфіру і метил эфірируют апіленавага аксіду і метилхлорида. Агульная камерцыялізаваная ступень замены метылу HPMC складае ад 1,0 да 2,0, а сярэдняя ступень падстаноўкі гідраксіпрапілу складае ад 0,1 да 1,0. Яго малекулярная формула паказана на малюнку 1.1 [22]
З -за моцнай вадароднай сувязі паміж натуральнай цэлюлознай макрамалекул, цяжка растварыцца ў вадзе. Растваральнасць эфірнай цэлюлозы ў вадзе значна паляпшаецца, паколькі эфірныя групы ўводзяцца ў эфірную цэлюлозу, якая разбурае вадародныя сувязі паміж малекуламі цэлюлозы і павялічвае яго растваральнасць у вадзе [23]]. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is a typical hydroxyalkyl alkyl mixed ether [21], its structural unit D-glucopyranose residue contains methoxy (-OCH3), hydroxypropoxy (-OCH2 CH-(CH3 ) n OH) and unreacted hydroxyl groups, the performance of cellulose mixed ethers is a comprehensive адлюстраванне каардынацыі і ўкладу кожнай групы. -[OCH2CH (CH3)] N OH Гідраксільная група ў канцы N OH -групы -гэта актыўная група, якая можа быць дадаткова алкилированная і гидроксиалкилированная, а разгалінаваная ланцужок даўжэй, якая аказвае пэўны ўнутраны пластыфікацыйны эфект на макрамалекулярную ланцужок; -OCH3-гэта групавая група, сайт рэакцыі будзе інактываваны пасля замены, і ён належыць да кароткатэрміновай гідрафобнай групы [21]. Гідраксільныя групы на нядаўна дададзенай галіны ланцуга і гідраксільныя групы, якія застаюцца на рэштках глюкозы, могуць быць зменены вышэйзгаданымі групамі, што прывядзе да надзвычай складаных структур і рэгуляваных уласцівасцей у пэўным дыяпазоне энергіі [24].
1.2.2 Растваральнасць вады гідраксіпропил метилцеллюлозу
Гідраксіпропил метилцеллюлоза валодае мноствам выдатных уласцівасцей з -за яго унікальнай структуры, найбольш прыкметнай з якіх з'яўляецца яго растваральнасць у вадзе. Ён набраўся ў коллоідны раствор у халоднай вадзе, і раствор валодае пэўнай павярхоўнай актыўнасцю, высокай празрыстасцю і стабільнымі характарыстыкамі [21]. Гідраксіпропил метилцеллюлоза на самай справе з'яўляецца цэлюлозным эфірам, атрыманым пасля таго, як метилцеллюлоза мадыфікуецца пры эфірнай эфірнай аксіду прапілену, таму ён па-ранейшаму мае характарыстыкі растваральнасці халоднай вады і нерастваральнасці ў гарачай вадзе, падобнай на метилцеллюлозу [21], і яго растваральнасць у вадзе была ўдасканалена. Метылавага цэлюлозы неабходна размясціць пры тэмпературы ад 0 да 5 ° С на працягу 20-40 хвілін, каб атрымаць рашэнне прадукту з добрай празрыстасцю і стабільнай глейкасцю [25]. Рашэнне прадукту гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы павінен быць толькі пры 20-25 ° С, каб дасягнуць добрай стабільнасці і добрай празрыстасці [25]. Напрыклад, пульвераванае гідраксіпропил метилцеллюлозу (грануляваная форма 0,2-0,5 мм) можна лёгка растварыць у вадзе пры пакаёвай тэмпературы, не астуджаючы, калі глейкасць 4% воднага раствора дасягае 2000 саратыпалізацыі пры 20 ° С.
1.2.3 Уласцівасці фільма, якія ўтвараюць плёнкі гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы
Гідраксіпропил-метилцеллюлоза валодае выдатнымі ўласцівасцямі, якія ўтвараюць плёнку, што можа забяспечыць добрыя ўмовы для пакрыцця фармацэўтычных прэпаратаў. Плёнка для пакрыцця, утвораная яна, бясколерны, без паху, жорстка і празрыстая [21].
Ян Янчжун [26] выкарыстаў артаганальны тэст для даследавання ўласцівасцей, якія ўтвараюць плёнку гідраксіпрапіл метилцеллюлозы. Скрынінг праводзіўся на трох узроўнях з рознымі канцэнтрацыямі і рознымі растваральнікамі ў якасці фактараў. Вынікі паказалі, што даданне 10% гидроксипропил метилцеллюлозы ў 50% раствор этанолу мела лепшыя ўласцівасці, якія ўтвараюць плёнку, і яго можна выкарыстоўваць у якасці матэрыялу, які ўтварае плёнкі для ўстойлівых выдаленых наркатычных фільмаў.
1.1 Мадыфікацыя пластыфікацыі гідраксіпрапіл -метилцеллюлозы плёнка
Як натуральны аднаўляльны рэсурс, плёнка, прыгатаваная з цэлюлозы як сыравіну, мае добрую стабільнасць і апрацоўку, і з'яўляецца біяраскладальным пасля выкіду, што бясшкодна для навакольнага асяроддзя. Аднак незапластычныя плёнкі цэлюлозы маюць дрэнную трываласць, а цэлюлозу можна пластылізаваць і мадыфікаваць.
[27] выкарыстоўваецца трыэтылавы цытрат і ацэтыл -тэтрабутылавы цытрат для пластыфікацыі і мадыфікацыі ацэтату цэлюлозы. Вынікі паказалі, што падаўжэнне пры разрыве цэлюлознай ацэтатнай плёнкі павялічылася на 36% і 50%, калі масавая доля трыэтылавага цытрата і ацэтыл -тэтрабутылавага цытрата склала 10%.
Luo Qiushui і інш [28] вывучалі ўплыў пластыфікатараў гліцэрыны, стэарынавай кіслаты і глюкозы на механічныя ўласцівасці метилцеллюлозных мембран. Вынікі паказалі, што хуткасць падаўжэння метил цэлюлознай мембраны была лепш, калі ўтрыманне гліцэрыны склала 1,5%, а суадносіны падаўжэння метил цэлюлознай мембраны было лепш, калі ўтрыманне дадання глюкозы і стэарынавай кіслаты склала 0,5%.
Гліцэрына - гэта бясколерная, мілая, ясная, глейкая вадкасць з цёплым салодкім густам, звычайна вядомым як гліцэрына. Падыходзіць для аналізу водных раствораў, змякчальнікаў, пластыфікатараў і г.д. Яго можна растварыць вадой у любой прапорцыі, а раствор гліцэрыны з нізкім уздзеяннем канцэнтрацыі можа быць выкарыстаны ў якасці змазкі для ўвільгатнення скуры. Сорбіт, белы гіграскапічны парашок або крышталічны парашок, шматкі або гранулы, без паху. Ён мае функцыі паглынання вільгаці і ўтрымання вады. Даданне крыху ў вытворчасці жавальнай гумкі і цукерак можа захаваць ежу мяккай, палепшыць арганізацыю і паменшыць зацвярдзенне і гуляць ролю пяску. Гліцэрына і сорбіт-гэта водарастваральныя рэчывы, якія можна змяшаць з растваральнымі ў вадзяных эфірах цэлюлозы [23]. Іх можна выкарыстоўваць у якасці пластыфікатараў для цэлюлозы. Пасля дадання яны могуць палепшыць гнуткасць і падаўжэнне пры разрыве цэлюлозных плёнак. [29]. Звычайна канцэнтрацыя раствора складае 2-5%, а колькасць пластыфікатара складае 10-20% эфіру цэлюлозы. Калі ўтрыманне пластыфікатара занадта высокае, з'ява ўсаджвання коллоіднай абязводжвання будзе адбывацца пры высокай тэмпературы [30].
1.2 Мадыфікацыя сшывання гідраксіпрапіл -метилцеллюлозы плёнка
У воднай растваральнай плёнцы ёсць добрая растваральнасць у вадзе, але не чакаецца хутка растварацца пры выкарыстанні ў некаторых выпадках, напрыклад, пакеты ўпакоўкі насення. Насенне абгортваюцца з растваральнай у вадзе плёнкі, якая можа павялічыць выжывальнасць насення. У гэты час, каб абараніць насенне, не чакаецца, што фільм хутка растварыцца, але фільм павінен спачатку прайграваць пэўны эфект, які захоўвае ваду на насенне. Таму неабходна падоўжыць час растваральнага часу фільма. [21].
The reason why hydroxypropyl methylcellulose has good water solubility is that there are a large number of hydroxyl groups in its molecular structure, and these hydroxyl groups can undergo cross-linking reaction with aldehydes to make hydroxypropyl methylcellulose molecules The hydroxyl hydrophilic groups of hydroxypropyl methylcellulose are Зніжаецца, тым самым зніжаючы растваральнасць вады гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы, а таксама рэакцыя сшывання паміж гідраксільнымі групамі і альдэгідамі дасць шмат хімічных сувязей, што таксама можа палепшыць механічныя ўласцівасці плёнкі ў пэўнай ступені. Альдэгіды, звязаныя з гидроксипропил метилцеллюлозай, ўключаюць глутаральдэгід, глиоксал, фармальдэгід і г.д. Сярод іх глутаральдэгід мае дзве групы альдэгіду, а рэакцыя сшывання з'яўляецца хуткай, а глутаральдэхид-гэта часта выкарыстоўваецца дысинферт. Ён адносна бяспечны, таму глутаральдэгід звычайна выкарыстоўваецца ў якасці сшывання для эфіраў. Колькасць гэтага тыпу сшывання ў растворы звычайна складае ад 7 да 10% ад вагі эфіру. Тэмпература лячэння складае ад 0 да 30 ° С, а час складае 1 ~ 120 хвілін [31]. Рэакцыя сшывання павінна ажыццяўляцца ў кіслых умовах. Па-першае, у раствор дадаюць неарганічную моцную кіслату або арганічную карбонавую кіслату для рэгулявання рН раствора прыблізна да 4-6, а затым дадаюць альдэгіды для рэакцыі сшывання [32]. Кіслоты, якія выкарыстоўваюцца, ўключаюць HCl, H2SO4, воцатная кіслата, цытрынавая кіслата і таму падобнае. Кіслата і альдэгід таксама могуць быць дададзены адначасова, каб зрабіць раствор рэакцыю сшывання ў патрэбным дыяпазоне рН [33].
1.3 Антыаксідатыўныя ўласцівасці плёнак гідраксіпрапіл -метилцеллюлозы
Гідраксіпропил метилцеллюлоза багатая рэсурсамі, простым у фарміраванні плёнкі і аказвае добры эфект свежага. Як кансервант ежы, ён мае вялікі патэнцыял развіцця [34-36].
Чжуан Ронгю [37] выкарыстоўваў харчовую плёнку гідраксіпрапіл -метилцеллюлозу (HPMC), пакрыла яе на памідоры, а затым захоўвала яе пры тэмпературы 20 ° С на працягу 18 дзён, каб вывучыць яго ўплыў на цвёрдасць і колер таматаў. Вынікі паказваюць, што цвёрдасць памідораў з пакрыццём HPMC вышэй, чым без пакрыцця. Таксама было даказана, што ядомая плёнка HPMC можа затрымаць змяненне колеру памідораў з ружовага да чырвонага пры захоўванні ў 20 ℃.
[38] вывучала ўплыў лячэння пакрыцця гидроксипропил метилцеллюлозы (HPMC) на якасць, сінтэз антоціаніну і антыаксідантную актыўнасць фрукта "Wuzhong" падчас захоўвання халоднага захоўвання. Вынікі паказалі, што палепшаная прадукцыйнасць байберры, апрацаванай плёнкай HPMC, і хуткасць распаду падчас захоўвання знізілася, а эфект 5% плёнкі HPMC быў лепшым.
Ван Кайкай і інш. [39] выкарыстоўвалі "Wuzhong" садавіну ў якасці выпрабавальнага матэрыялу для вывучэння ўплыву пакрыцця гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы (HPMC) на якасць і антыаксідантныя ўласцівасці ўласцівасці пладоў постхарвестнай байберы падчас захоўвання ў 1 ℃. Уплыў актыўнасці. Вынікі паказалі, што фруктовая плада з байберры-комплексу з рыбафлавінам-камплектамі былі больш эфектыўнымі, чым аднаразовы рыбафлавін або HPMC, эфектыўна зніжаючы хуткасць распаду плён Bayberry падчас захоўвання, тым самым падаўжаючы перыяд захоўвання садавіны.
У апошнія гады людзі маюць больш высокія і больш высокія патрабаванні да бяспекі харчовых прадуктаў. Даследчыкі дома і за мяжой паступова перамясцілі сваю даследчую ўвагу з харчовых дабавак на ўпаковачныя матэрыялы. Дадаўшы або апырскваючы антыаксіданты ў упаковачныя матэрыялы, яны могуць паменшыць акісленне ежы. Эфект хуткасці распаду [40]. Натуральныя антыаксіданты шырока занепакоеныя з -за высокай бяспекі і добрага ўздзеяння на здароўе на чалавечы арганізм [40,41].
Антыаксідант з бамбукавага лісця (AOB коратка) - гэта натуральны антыаксідант з унікальным натуральным бамбукавым водарам і добрай растваральнасцю вады. Ён быў пералічаны ў Нацыянальным стандарце GB2760 і быў зацверджаны Міністэрствам аховы здароўя як антыаксідант для натуральнай ежы. Ён таксама можа быць выкарыстаны ў якасці харчовай дабаўкі для мясных прадуктаў, водных прадуктаў і пышнай ежы [42].
Sun Lina і г.д. [42] разгледзелі асноўныя кампаненты і ўласцівасці антыаксідантаў бамбука і ўвялі прымяненне антыаксідантаў з бамбука ў ежы. Дадаючы 0,03% AOB да свежага маянэзу, эфект антыаксіданта з'яўляецца найбольш відавочным у гэты час. У параўнанні з такой жа колькасцю антыаксідантаў чайнага поліфенолу, яго антыаксідантны эфект, відавочна, лепш, чым у чайных поліфенолаў; Даданне 150% да піва пры мг/л, антыаксідантныя ўласцівасці і ўстойлівасць да захоўвання піва значна павялічваюцца, а піва мае добрую сумяшчальнасць з вінным целам. Захоўваючы першапачатковую якасць віннага цела, ён таксама павялічвае водар і мяккі густ бамбукавых лісця [43].
Такім чынам, гидроксипропил метилцеллюлоза валодае добрымі ўласцівасцямі, якія ўтвараюць плёнку і выдатныя характарыстыкі. Гэта таксама зялёны і раскладны матэрыял, які можна выкарыстоўваць у якасці ўпакоўкі ў галіне ўпакоўкі [44-48]. Гліцэрына і сорбіт-гэта водарастваральныя пластыфікатары. Даданне гліцэрыны або сорбіту ў раствор, які ўтварае плёнку, можа палепшыць трываласць гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы плёнкі, што павялічвае падаўжэнне пры разрыве плёнкі [49-51]. Глютаральдэгід - гэта звычайна выкарыстоўваецца дэзінфікуе сродак. У параўнанні з іншымі альдэгідамі, ён адносна бяспечны і мае дыядэгідную групу ў малекуле, а хуткасць сшывання адносна хуткая. Ён можа быць выкарыстаны ў якасці між звязанай мадыфікацыі гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы. Ён можа наладзіць растваральнасць у вадзе плёнкі, так што плёнку можна выкарыстоўваць больш разоў [52-55]. Даданне антыаксідантаў з бамбука ў плёнку гідраксіпрапіл -метилцеллюлозы для паляпшэння антыаксідантных уласцівасцей плёнкі гидроксипропил метилцеллюлозы і пашырэнне яго прымянення ў харчовай упакоўцы.
1.4 Прапанова тэмы
З цяперашняй сітуацыі з даследаваннямі, растваральныя ў вадзе фільмы складаюцца ў асноўным з фільмаў пра PVA, фільмаў PEO, на аснове крухмалу і на аснове бялку растваральных фільмаў. Як матэрыял на нафтавай аснове, PVA і PEO з'яўляюцца не аднаўляльнымі рэсурсамі, і вытворчы працэс іх сыравіны можа быць забруджаны. Хоць ЗША, Японія і іншыя краіны пералічылі гэта як нетоксичное рэчыва, яго бяспека ўсё яшчэ адкрыта для пытання. І ўдыханне, і прыём прыёму шкоды для арганізма [8], і яго нельга назваць поўнай зялёнай хіміяй. Вытворчы працэс на аснове крухмалу і на аснове бялку ў вадзяных растваральных матэрыялах у асноўным бяскрыўдны, і прадукт бяспечны, але ў іх ёсць недахопы фарміравання цвёрдай плёнкі, нізкага падаўжэння і лёгкага паломкі. Таму ў большасці выпадкаў яны павінны быць падрыхтаваны, спалучаючы з іншымі матэрыяламі, такімі як PVA. Значэнне выкарыстання не высокае. Такім чынам, для распрацоўкі новага, аднаўляльнага, растваральнага ўпаковачнага фільма для ўпакоўкі з выдатнай працаздольнасцю для паляпшэння дэфектаў цяперашняй водарастваральнай плёнкі.
Гідраксіпропил метилцеллюлоза - гэта натуральны палімерны матэрыял, які не толькі багаты рэсурсамі, але і аднаўляльнымі. Ён мае добрую растваральнасць у вадзе і ўласцівасці фільма, і мае ўмовы для падрыхтоўкі ўпаковачных упаковачных плёнак. Такім чынам, гэты дакумент мае намер падрыхтаваць новы тып растваральнай упаковачнай плёнкі з гидроксипропил метилцеллюлозай у якасці сыравіны, і сістэматычна аптымізаваць умовы падрыхтоўкі і суадносіны, а таксама дадаваць адпаведныя пластыфікатары (гліцэрына і сорбіт). ), сшывае агент (глутаральдэгід), антыаксідант (антыаксідант з бамбука) і паляпшаюць іх уласцівасці, каб падрыхтаваць гідраксіпрапілавую групу з больш поўнымі ўласцівасцямі, такімі як механічныя ўласцівасці, аптычныя ўласцівасці, растваральнасць у воднай і антыаксідальнай уласцівасці. Упаковачная плёнка метилцеллюлозы ў вадзе мае вялікае значэнне для яго прымянення ў якасці растваральнага ў вадзяным матэрыяле ўпаковачнага фільма.
1.5 Даследчы кантэнт
Змест даследаванняў выглядае наступным чынам:
1) Упаковачная ўпаковачная плёнка HPMC была падрыхтавана метадам фарміравання фільма, які ўтварае плёнку, і ўласцівасці плёнкі былі прааналізаваны для вывучэння ўплыву канцэнтрацыі вадкасці, якая ўтварае HPMC, і тэмпературу ўтварэння плёнкі на выкананне ўпакоўкі з растваральнай упакоўкай HPMC.
2) Вывучыць уздзеянне пластыфікатараў гліцэрыны і сорбіта на механічныя ўласцівасці, растваральнасць вады і аптычныя ўласцівасці ўпаковачных упаковачных плёнак HPMC.
3) Для вывучэння ўплыву глутаральдэгіднага сшывання на растваральнасць вады, механічных уласцівасцей і аптычных уласцівасцей упаковачных упаковачных плёнак HPMC.
4) Падрыхтоўка воданепранікальнай упаковачнай плёнкі AOB/HPMC. Былі вывучаны ўстойлівасць да акіслення, растваральнасць вады, механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці тонкіх плёнак AOB/HPMC.
Раздзел 2 Падрыхтоўка і ўласцівасці гідраксіпропил метил цэлюлозу растваральная ўпаковачная плёнка
2.1 Уводзіны
Гідраксіпропил метилцеллюлоза з'яўляецца натуральным вытворным цэлюлозы. Гэта не таксічны, не заблытаны, аднаўляльны, хімічна стабільны і мае добрую растваральнасць у вадзе і ўласцівасці фільма. Гэта патэнцыйная вадараспушчальная ўпаковачная плёнка.
У гэтым раздзеле будзе выкарыстоўвацца гидроксипропил метилцеллюлоза ў якасці сыравіны для падрыхтоўкі гідраксіпропил-метилцеллюлозы з масавай доляй ад 2% да 6%, рыхтуйце ўпакованую ўпаковачную плёнку па метадзе ліцця рашэння і вывучыце плёнку, якія ўтвараюць вадкасць канцэнтрацыі і ўтвараюць тэмпературу фільма на механічныя, аптычныя і ўладальнікі вады. Крышталічныя ўласцівасці плёнкі характарызаваліся рэнтгенаўскай дыфракцыяй, а трываласць на расцяжэнне, падаўжэнне пры разрыве, лёгкая перадача і смуга гідраксіпропил-метилцеллюлознай вадзяной плёнкі былі прааналізаваны пры дапамозе расцяжэння, аптычнай тэставай тэставання і тэставання на ваду і растваральніку вады.
2.2 Эксперыментальны аддзел
2.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты
2.2.2 Падрыхтоўка ўзору
1) Узважванне: узважвае пэўную колькасць гидроксипропил метилцеллюлозы з электронным балансам.
2) Растварэнне: Дадайце ўзважаную гідраксіпропил метилцеллюлозу ў падрыхтаваную деионизированную ваду, змяшайце пры нармальнай тэмпературы і ціску, пакуль яна не будзе цалкам распушчанай, а затым дайце ёй на працягу пэўнага перыяду часу (дэфоміраванне), каб атрымаць пэўную канцэнтрацыю складу. мембранная вадкасць. Сфармуляваны пры 2%, 3%, 4%, 5%і 6%.
3) Фарміраванне фільмаў: ① Падрыхтоўка плёнак з рознымі канцэнтрацыямі, якія ўтвараюць плёнкі: увядзіце HPMC, якія ўтвараюць плёнкі, якія ўтвараюць розныя канцэнтрацыі ў шкляныя стравы Петры, каб адкінуць плёнкі, і змясціце іх у духоўку для высыхання пры 40 ~ 50 ° С, каб высахнуць і ўтварыць плёнкі. Падрыхтавана гідраксіпропил метилцеллюлозная ўпаковачная плёнка з таўшчынёй 25-50 мкм, а плёнка ачышчаецца і змяшчаецца ў сушылку для выкарыстання. ② Прадстаўленне тонкіх плёнак пры розных тэмпературах, якія ўтвараюць плёнку (тэмпература падчас высыхання і фарміравання плёнкі): увядзіце раствор, які ўтварае плёнку з канцэнтрацыяй 5% HPMC у шкляную страву Петры і кіданыя плёнкі пры розных тэмпературах (30 ~ 70 ° C), плёнка высушана ў выцясненай паветранай духоўцы. Была падрыхтавана гідраксіпропил метилцеллюлозная ўпаковачная плёнка з таўшчынёй каля 45 мкм, і плёнка адчышчалі і змяшчаюць у сушылку для выкарыстання. Падрыхтаваную гідраксіпрапіл метилцеллюлозную вадзяную ўпаковачную плёнку называюць кароткай плёнкай HPMC.
2.2.3 Характарыстыка і вымярэнне прадукцыйнасці
2.2.3.1 Аналіз шырокавугольнага рэнтгенаўскага дыфракцыі (XRD)
Шырокі кутавы рэнтгенаўскі дыфракцыю (XRD) аналізуе крышталічны стан рэчыва на малекулярным узроўні. Для вызначэння быў выкарыстаны рэнтгенаўскі дыфрактометр тыпу ARL/XTRA, атрыманы кампаніяй Thermo ARL у Швейцарыі. Умовы вымярэння: рэнтгенаўская крыніца ўяўляла сабой нікель-фільтраваную лінію Cu-Kα (40 кВ, 40 мА). Кут сканавання складае ад 0 ° да 80 ° (2θ). Хуткасць сканавання 6 °/мін.
2.2.3.2 Механічныя ўласцівасці
Сіла расцяжэння і падаўжэнне пры разрыве плёнкі выкарыстоўваюцца ў якасці крытэрыяў для ацэнкі яго механічных уласцівасцей, а трываласць на разрыў (трываласць на расцяжэнне) ставіцца да стрэсу, калі плёнка вырабляе максімальную раўнамерную пластычную дэфармацыю, а адзінка - MPA. Падаўжэнне пры разрыве (парушэнне падаўжэння) ставіцца да суадносін падаўжэння, калі плёнка разбіваецца да першапачатковай даўжыні, выражаецца ў %. Выкарыстоўваючы мініяцюрную электронную ўніверсальную выпрабавальную машыну для расцяжэння Instron (5943), у адпаведнасці з метадам выпрабаванняў GB13022-92, у адпаведнасці з метадам выпрабаванняў GB13022-92 для расцяжэння ўласцівасці пластыкавых плёнак, тэст пры 25 ° С, 50%RH ўмовы, выберыце ўзоры з аднастайнай таўшчынёй і чыстай паверхняй без прымянення.
2.2.3.3 Аптычныя ўласцівасці
Аптычныя ўласцівасці з'яўляюцца важным паказчыкам празрыстасці ўпаковачных плёнак, у асноўным, уключаючы прапусканне і смугу фільма. Перадача і смуга плёнак вымяраліся пры дапамозе пратаколу. Падбярыце выпрабавальны ўзор з чыстай паверхняй і без зморшчын, акуратна пакладзеце яго на выпрабавальную падстаўку, зафіксуйце яго пры дапамозе ўсмоктвальнай шклянкі і вымерайце прапусканне святла і смугу плёнкі пры пакаёвай тэмпературы (25 ° С і 50%RH). Узор выпрабоўваецца ў 3 разы, а сярэдняе значэнне прымаецца.
2.2.3.4 Растваральнасць вады
Разрэжце плёнку 30 мм × 30 мм таўшчынёй каля 45 мкм, дадайце 100 мл вады ў 200 мл шклянкі, пакладзеце плёнку ў цэнтр па нерухомасці паверхні вады і вымерайце час, каб плёнка знікла цалкам [56]. Кожны ўзор вымяралі 3 разы, а сярэдняе значэнне было прынята, а адзінка была мін.
2.2.4 Апрацоўка дадзеных
Эксперыментальныя дадзеныя былі апрацаваны Excel і пабудаваны праграмным забеспячэннем Origin.
2.3 Вынікі і абмеркаванне
2.3.1.1 XRD Шаблоны тонкіх плёнак HPMC у розных канцэнтрацыях рашэння, які ўтварае фільм
Мал.2.1 XRD фільмаў HPMC пад розным зместам HP
Рэнтгенаўская дыфракцыя шырокавугольнага кута-гэта аналіз крышталічнага стану рэчываў на малекулярным узроўні. Малюнак 2.1-гэта XRD дыфракцыйная карціна тонкіх плёнак HPMC пры розных канцэнтрацыях утварэння фільма. У фільме HPMC ёсць два дыфракцыйных пікаў [57-59] (каля 9,5 ° і 20,4 °). З малюнка відаць, што з павелічэннем канцэнтрацыі HPMC спачатку ўзмацняюцца пікі дыфракцыйнай плёнкі HPMC каля 9,5 ° і 20,4 °. А потым аслабілася, ступень малекулярнай размяшчэння (упарадкаванае размяшчэнне) спачатку павялічылася, а затым знізілася. Калі канцэнтрацыя складае 5%, упарадкаванае размяшчэнне малекул HPMC з'яўляецца аптымальным. Прычынай вышэйзгаданай з'явы можа стаць тое, што пры павелічэнні канцэнтрацыі HPMC колькасць крыштальных ядраў у растворы, які ўтварае плёнку, павялічваецца, што робіць малекулярнае размяшчэнне HPM больш рэгулярным. Калі канцэнтрацыя HPMC перавышае 5%, пік дыфракцыі XRD слабее. З пункту гледжання размяшчэння малекулярнай ланцуга, калі канцэнтрацыя HPMC занадта вялікая, глейкасць раствора, які ўтварае плёнку, занадта высокая, што абцяжарвае руху малекулярных ланцугоў і не можа быць арганізавана своечасова, што выклікае ступень упарадкавання фільмаў HPMC.
2.3.1.2 Механічныя ўласцівасці тонкіх плёнак HPMC у розных канцэнтрацыях утварэння фільма.
Сіла расцяжэння і падаўжэнне пры разрыве плёнкі выкарыстоўваюцца ў якасці крытэрыяў для ацэнкі яго механічных уласцівасцей, а трываласць на разрыў ставіцца да стрэсу, калі плёнка вырабляе максімальную раўнамерную пластычную дэфармацыю. Падаўжэнне пры перапынку - гэта стаўленне перамяшчэння да першапачатковай даўжыні плёнкі на перапынку. Вымярэнне механічных уласцівасцей плёнкі можа судзіць аб яго прымяненні ў некаторых галінах.
Мал.2.2 Уплыў розных утрымання HPMC на механічныя ўласцівасці фільмаў пра HPMC
З мал. 2.2, зменлівай тэндэнцыяй трываласці і падаўжэння пры разрыве пры разрыве плёнкі HPMC пры розных канцэнтрацыях раствора, які ўтварае плёнку, бачна, што трываласць на разрыў і падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC павялічыліся спачатку з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку. Калі канцэнтрацыя раствора складае 5%, механічныя ўласцівасці плёнак HPMC лепш. Гэта таму, што, калі канцэнтрацыя вадкасці, якая ўтварае плёнку, нізкая глейкасць раствора нізкая, узаемадзеянне паміж малекулярнымі ланцужкамі адносна слабым, а малекулы не могуць быць упарадкаваны ў парадку, таму здольнасць крышталізацыі плёнкі нізкая, а яго механічныя ўласцівасці дрэнныя; Калі канцэнтрацыя вадкасці, якая ўтварае плёнку, складае 5 %, механічныя ўласцівасці дасягаюць аптымальнага значэння; Па меры таго, як канцэнтрацыя вадкасці, якая ўтварае плёнку, працягвае павялічвацца, ліццё і дыфузія раствора становяцца больш складанымі, што прыводзіць да нераўнамернай таўшчыні атрыманай плёнкі HPMC і больш дэфектаў паверхні [60], што прыводзіць да зніжэння механічных уласцівасцей плёнак HPMC. Такім чынам, канцэнтрацыя 5% -нага рашэння, якое ўтварае плёнку, найбольш прыдатная. Прадукцыйнасць атрыманага фільма таксама лепш.
2.3.1.3 Аптычныя ўласцівасці тонкіх плёнак HPMC у розных канцэнтрацыях раствора, які ўтварае фільм
У ўпаковачных плёнках важнымі параметрамі з'яўляюцца лёгкія перадачы і смуга, якія паказваюць на празрыстасць фільма. На малюнку 2.3 паказаны зменлівыя тэндэнцыі прапускання і смугі плёнак HPMC у розных вадкасных канцэнтрацыях, якія ўтвараюць плёнкі. З малюнка відаць, што з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку HPMC, перадача плёнкі HPMC паступова памяншалася, а смуга значна павялічылася з павелічэннем канцэнтрацыі рашэння, які ўтварае плёнку.
Мал.
Ёсць дзве асноўныя прычыны: па -першае, з пункту гледжання канцэнтрацыі колькасці рассеянай фазы, калі канцэнтрацыя нізкая, канцэнтрацыя колькасці аказвае дамінуючы ўплыў на аптычныя ўласцівасці матэрыялу [61]. Такім чынам, з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку, шчыльнасць фільма зніжаецца. Перадача святла значна паменшылася, а смуга значна павялічылася. Па-другое, з аналізу працэсу стварэння фільма гэта можа быць таму, што фільм быў зроблены метадам утварэння фільма. Павелічэнне складанасці падаўжэння прыводзіць да зніжэння гладкасці паверхні плёнкі і зніжэння аптычных уласцівасцей плёнкі HPMC.
2.3.1.4 Растваральнасць вады тонкі
Растваральнасць у вадзе растваральных у вадзяных фільмах звязана з іх канцэнтрацыяй, якая ўтварае плёнку. Выражыце 30 -мм × 30 мм плёнкі, зробленыя з рознымі канцэнтрацыямі, якія ўтвараюць плёнку, і адзначце фільм "+", каб вымераць час, каб фільм цалкам знік. Калі плёнка загортваецца альбо прыліпае да сцен шклянкі, паўтарыце паўтарэнне. Малюнак 2.4-гэта тэндэнцыйная схема растваральнасці вады HPMC-плёнак у розных вадкіх канцэнтрацыях, якія ўтвараюць плёнку. З малюнка відаць, што з павелічэннем канцэнтрацыі вадкасці, якая ўтварае плёнкі, час растваральнага ў воданепранікальнай плёнках становіцца больш доўгім, што сведчыць аб тым, што растваральнасць вады з HPMC-плёнак памяншаецца. Мяркуецца, што прычына можа быць у тым, што з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку, глейкасць раствора павялічваецца, а міжмалекулярная сіла ўзмацняецца пасля гелеобразирования, што прыводзіць да паслаблення дыфузійнасці плёнкі HPMC у вадзе і зніжэння растваральнасці вады.
Мал.
2.3.2 Уплыў тэмпературы фарміравання плёнкі на тонкія плёнкі HPMC
2.3.2.1 XRD Шаблоны тонкіх плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі
Мал.
На малюнку 2.5 паказаны мадэлі XRD тонкіх плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі. Былі прааналізаваны два пікі дыфракцыі пры 9,5 ° і 20,4 °. З пункту гледжання інтэнсіўнасці дыфракцыйных пікаў, з павышэннем тэмпературы, якая ўтварае плёнку, дыфракцыйная піка ў двух месцах спачатку павялічылася, а затым аслаблена, а здольнасць крышталізацыі спачатку павялічылася, а затым памяншаецца. Калі тэмпература, якая ўтварала плёнку, склала 50 ° С, упарадкаванае размяшчэнне малекул HPMC з пункту гледжання ўплыву тэмпературы на аднастайнае зараджэнне, калі тэмпература нізкая, глейкасць раствора высокая, хуткасць росту крыштальных ядрамі невялікая, а крышталізацыя складаная; Па меры павелічэння тэмпературы, якая ўтварае плёнку, хуткасць нуклеацыі павялічваецца, рух малекулярнай ланцуга паскараецца, малекулярная ланцуг лёгка размяшчаецца вакол крыштальнага ядра ў упарадкаваным парадку, і лягчэй утвараць крышталізацыю, таму крышталізацыя будзе дасягаць максімальнага значэння пры пэўнай тэмпературы; Калі тэмпература, якая ўтварае плёнку, занадта высокая, малекулярны рух занадта жорсткі, утварэнне крыштальнага ядра складана, і адукацыя ядзернай эфектыўнасці нізкая і складана ўтварыць крышталі [62,63]. Такім чынам, крышталічнасць плёнак HPMC спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца з павышэннем тэмпературы ўтварэння плёнкі.
2.3.2.2 Механічныя ўласцівасці тонкіх плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі
Змена тэмпературы ўтварэння плёнкі будзе мець пэўную ступень уплыву на механічныя ўласцівасці плёнкі. На малюнку 2.6 паказана змяненне тэндэнцыі трываласці і падаўжэння пры разрыве пры разрыве плёнак HPMC пры розных тэмпературах, якія ўтвараюць плёнку. У той жа час ён паказаў тэндэнцыю павелічэння спачатку, а потым памяншацца. Калі тэмпература фарміравання плёнкі склала 50 ° С, трываласць і падаўжэнне пры разрыве пры разрыве плёнкі HPMC дасягнулі максімальных значэнняў, якія склалі 116 МПа і 32%адпаведна.
Мал.2.6 Уплыў тэмпературы ўтварэння плёнкі на механічныя ўласцівасці плёнак HPMC
З пункту гледжання малекулярнага размяшчэння, чым большае ўпарадкаванае размяшчэнне малекул, тым лепш трываласць на разрыў [64]. З мал. 2.5 XRD -мадэляў плёнак HPMC пры розных тэмпературах фарміравання плёнкі бачна, што з павышэннем тэмпературы фарміравання плёнкі ўпарадкаванае размяшчэнне малекул HPMC спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца. Калі тэмпература фарміравання плёнкі складае 50 ° С, ступень упарадкаванага размяшчэння з'яўляецца самай вялікай, таму трываласць на расцяжэнне плёнак HPMC спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца з павелічэннем тэмпературы ўтварэння плёнкі, і максімальнае значэнне з'яўляецца пры тэмпературы плёнкі, якая ўтварае 50 ℃. Падаўжэнне на перапынку паказвае тэндэнцыю павелічэння спачатку, а потым памяншаецца. Прычына можа быць у тым, што пры павышэнні тэмпературы ўпарадкаванае размяшчэнне малекул спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца, а крышталічная структура, якая ўтвараецца ў палімернай матрыцы, рассейваецца ў радристализированной палімернай матрыцы. У матрыцы ўтвараецца фізічная сшытая структура, якая гуляе пэўную ролю ў жорсткасці [65], спрыяючы тым самым падаўжэння пры разрыве плёнкі HPMC, каб выявіць пік пры тэмпературы фарміравання плёнкі 50 ° С.
2.3.2.3 Аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі
Малюнак 2.7 - гэта крывая змены аптычных уласцівасцей плёнак HPMC пры розных тэмпературах, якія ўтвараюць плёнку. З малюнка відаць, што з павышэннем тэмпературы ўтварэння плёнкі перадача плёнкі HPMC паступова павялічваецца, смуга паступова памяншаецца, а аптычныя ўласцівасці плёнкі HPMC паступова становяцца лепш.
Мал.2.7 Уплыў тэмпературы фарміравання плёнкі на аптычнае ўласцівасць HPMC
У залежнасці ад уздзеяння тэмпературных малекул і малекул вады на плёнку [66], калі тэмпература нізкая, малекулы вады існуюць у HPMC у выглядзе звязанай вады, але гэтая звязаная вада паступова лятуе, а HPMC знаходзіцца ў шкляным стане. Вымяранне плёнкі ўтварае адтуліны ў HPMC, а затым рассейванне ўтвараецца ў адтулінах пасля апрамянення святла [67], таму перадача святла плёнкі нізкая, а смуга высокая; Па меры павелічэння тэмпературы малекулярныя сегменты HPMC пачынаюць рухацца, адтуліны, якія ўтвараюцца пасля выліцця вады, запаўняюцца, адтуліны паступова памяншаюцца, ступень рассейвання святла ў адтулінах памяншаецца, а перадача павялічваецца [68], таму пераход святла плёнкі павялічваецца, а Haze зніжаецца.
2.3.2.4 Растваральнасць вады з плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі
На малюнку 2.8 прыведзены крывыя растваральнасці вады з плёнак HPMC пры розных тэмпературах утварэння плёнкі. З лічбы відаць, што час растваральнасці вады ў плёнках HPMC павялічваецца з павелічэннем тэмпературы ўтварэння плёнкі, гэта значыць, растваральнасць вады ў фільмах HPMC становіцца горшым. З павелічэннем тэмпературы, якая ўтварае плёнку, хуткасць выпарэння малекул вады і хуткасць гелявання паскораныя, рух малекулярных ланцугоў паскараецца, малекулярны прамежак памяншаецца, а малекулярная размяшчэнне на паверхні плёнкі больш шчыльная, што абцяжарвае малекул вады, каб увайсці паміж малекуламі HPMC. Растваральнасць вады таксама памяншаецца.
Мал.
2.4 Кароткая інфармацыя аб гэтым раздзеле
У гэтым раздзеле гідраксіпропил метилцеллюлоза была выкарыстана ў якасці сыравіны для падрыхтоўкі вадзяной ўпаковачнай плёнкі HPMC з дапамогай метаду фарміравання плёнкі. Крышталічнасць плёнкі HPMC была прааналізавана па дыфракцыі XRD; Механічныя ўласцівасці ўпаковачнай плёнкі HPMC былі правераны і прааналізаваны мікраэлектроннай універсальнай машынай для расцяжэння, а аптычныя ўласцівасці плёнкі HPMC былі прааналізаваны лёгкай перадачай-тэстарам. Час растварэння ў вадзе (час растваральнасці вады) выкарыстоўваецца для аналізу яго растваральнасці вады. З прыведзеных вышэй даследаванняў зроблены наступныя высновы:
1) Механічныя ўласцівасці плёнак HPMC спачатку павялічыліся, а затым знізіліся з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку, а ў першую чаргу павялічыўся, а затым знізіўся з павышэннем тэмпературы, якая ўтварае плёнку. Калі канцэнтрацыя раствора, які ўтварае плёнку HPMC, склала 5%, а тэмпература, якая ўтварае плёнку, склала 50 ° С, механічныя ўласцівасці плёнкі добрыя. У гэты час трываласць на расцяжэнне складае каля 116 МПа, а падаўжэнне на перапынку складае каля 31%;
2) аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC памяншаюцца з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку і паступова павялічваецца з павышэннем тэмпературы, якая ўтварае плёнку; Комплекчна ўлічыце, што канцэнтрацыя раствора, які ўтварае плёнку, не павінна перавышаць 5%, і тэмпература, якая ўтварае плёнку, не павінна перавышаць 50 ° С.
3) Растваральнасць у вадзе фільмаў пра HPMC паказала тэндэнцыю зніжэння з павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае плёнку і павышэннем тэмпературы, якая ўтварае плёнку. Калі была выкарыстана канцэнтрацыя 5% HPMC, які ўтварае плёнку і тэмпература ўтварэння плёнкі 50 ° С, час дысіравання вады складаў 55 мін.
Раздзел 3 Эфекты пластыфікатараў на ўпаковачныя ўпаковачныя плёнкі HPMC
3.1 Уводзіны
У якасці новага тыпу натуральнага палімернага матэрыялу ўпаковачнай плёнкі HPMC мае добрую перспектыву развіцця. Гідраксіпропил метилцеллюлоза з'яўляецца натуральным вытворным цэлюлозы. Гэта не таксічны, не заблытаны, аднаўляльны, хімічна стабільны і мае добрыя ўласцівасці. Вадараспушчальны і ўтварае фільм, гэта патэнцыяльны ўпаковачны ўпаковачны матэрыял.
У папярэднім раздзеле абмяркоўвалася падрыхтоўка растваральнай упаковачнай плёнкі HPMC з выкарыстаннем гидроксипропил метилцеллюлозы ў якасці сыравіны шляхам раствора, які ўтварае плёнку, а таксама эфект плёнкі, якая ўтварае вадкасць, і ўтварае плёнку на гідраксіпропил метилцеллюлозную вадзяную ўпакоўку. Уплыў на прадукцыйнасць. Вынікі паказваюць, што трываласць на расцяжэнне плёнкі складае каля 116 МПа, а падаўжэнне пры перапынку складае 31% пры аптымальнай канцэнтрацыі і ўмовах працэсу. У некаторых прыкладаннях трываласць такіх фільмаў дрэнная і патрабуе далейшага паляпшэння.
У гэтым раздзеле гідраксіпропил метилцеллюлоза па-ранейшаму выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны, а вадараспушчальная ўпаковачная плёнка рыхтуецца метадам ліцця рашэння. , падаўжэнне пры перапынку), аптычныя ўласцівасці (перадача, смуга) і растваральнасць вады.
3.2 Эксперыментальны аддзел
3.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты
Табліца 3.1 Эксперыментальныя матэрыялы і тэхнічныя характарыстыкі
Табліца 3.2 Эксперыментальныя інструменты і тэхнічныя характарыстыкі
3.2.2 Падрыхтоўка ўзору
1) Узважванне: узважвае пэўную колькасць гидроксипропил метилцеллюлозы (5%) і сорбіт (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) з электронным балансам і выкарыстоўвайце шпрыц для вымярэння алкаголю гліцэрылону (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).
2) Растварэнне: дадайце ўзважаную гідраксіпрапіл метилцеллюлозу ў падрыхтаваную деионизированную ваду, змяшайце пры нармальнай тэмпературы і ціску, пакуль яна не будзе цалкам распушчанай, а затым дадайце гліцэрыны або сорбіт у розных масавых фракцыях адпаведна. У растворы гидроксипропил метилцеллюлозы змяшайце на працягу пэўнага часу, каб зрабіць яго раўнамерна змешаным, і дайце яму стаяць 5 хвілін (дэфомінг), каб атрымаць пэўную канцэнтрацыю вадкасці, якая ўтварае плёнкі.
3) Стварэнне плёнкі: увядзіце вадкасць, якая ўтварае плёнку, у шкляную страву Петры і кіньце яе, каб сфармаваць плёнку, дайце ёй на працягу пэўнага перыяду часу, каб зрабіць яе гелем, а потым пакладзеце яе ў духоўку для высыхання, каб высахнуць і сфармаваць плёнку, каб зрабіць плёнку з таўшчынёй 45 мкм. Пасля таго, як плёнка змяшчаецца ў сушылку для выкарыстання.
3.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць
3.2.3.1 Аналіз інфрачырвонай паглынання (FT-IR) Аналіз
Інфрачырвоная паглынальная спектраскапія (FTIR) з'яўляецца магутным метадам характарыстыкі функцыянальных груп, якія змяшчаюцца ў малекулярнай структуры, і для выяўлення функцыянальных груп. Інфрачырвоны спектр паглынання ўпаковачнай плёнкі HPMC вымяраецца пры дапамозе інфрачырвонага спектраметра пераўтварэння Фур'е Nicolet 5700, які выпрацоўваецца Thermoelectric Corporation. Метад тонкай плёнкі быў выкарыстаны ў гэтым эксперыменце, дыяпазон сканавання склаў 500-4000 см-1, а колькасць сканавання склала 32. Узорныя плёнкі высушалі ў духоўцы сушкі пры 50 ° С на працягу 24 гадзін для інфрачырвонай спектраскапіі.
3.2.3.2 Аналіз шырокавугольнага рэнтгенаўскага дыфракцыі (XRD): Тое ж, што і 2.2.3.1
3.2.3.3 Вызначэнне механічных уласцівасцей
Сіла расцяжэння і падаўжэнне пры разрыве плёнкі выкарыстоўваюцца ў якасці параметраў для ацэнкі яго механічных уласцівасцей. Падаўжэнне пры перапынку - гэта стаўленне перамяшчэння да першапачатковай даўжыні, калі плёнка разбіта, у %. Выкарыстанне інструментаў (5943) мініяцюрных універсальных выпрабавальных машын на расцяжэнне Instron (Shanghai), у адпаведнасці з метадам выпрабаванняў GB13022-92 для расцяжэння пластыкавых плёнак, тэст пры 25 ° С, 50% RH ўмовы, выберыце ўзоры з аднастайнай таўшчынёй і чыстай паверхняй без праверкі.
3.2.3.4 Вызначэнне аптычных уласцівасцей: тое ж самае, што і 2.2.3.3
3.2.3.5 Вызначэнне растваральнасці вады
Разрэжце плёнку 30 мм × 30 мм таўшчынёй каля 45 мкм, дадайце 100 мл вады ў 200 мл шклянкі, пакладзеце плёнку ў цэнтр па нерухомасці паверхні вады і вымерайце час, каб плёнка знікла цалкам [56]. Кожны ўзор вымяралі 3 разы, а сярэдняе значэнне было прынята, а адзінка была мін.
3.2.4 Апрацоўка дадзеных
Эксперыментальныя дадзеныя былі апрацаваны Excel, а графік быў намаляваны праграмным забеспячэннем Origin.
3.3 Вынікі і абмеркаванне
3.3.1 Уплыў гліцэрыны і сорбіта на інфрачырвоны спектр паглынання плёнак HPMC
(а) гліцэрына (б) сорбіт
Мал.
Інфрачырвоная паглынальная спектраскапія (FTIR) з'яўляецца магутным метадам характарыстыкі функцыянальных груп, якія змяшчаюцца ў малекулярнай структуры, і для выяўлення функцыянальных груп. На малюнку 3.1 прыведзены інфрачырвоныя спектры плёнак HPMC з рознымі дапаўненнямі гліцэрыны і сорбіта. З малюнка відаць, што характэрныя пікі вібрацыі шкілета з плёнак HPMC складаюцца ў асноўным у двух рэгіёнах: 2600 ~ 3700 см-1 і 750 ~ 1700 см-1 [57-59], 3418cm-1-1
На суседніх паласах паглынання выкліканыя расцяжэннем вібрацыі OH-сувязі, 2935CM-1 з'яўляецца пікам паглынання -CH2, 1050CM-1-пік паглынання -CO- і -COC- для першасных і другасных гідраксільных груп, а 1657CM-1-пік паглынання гідраксіпрапапіла. Пік паглынання гідраксільнай групы ў расцяжнай вібрацыі рамкі 945 см -1 -пік паглынання качалкі -CH3 [69]. Пікі паглынання пры 1454 см-1, 1373см-1, 1315с-1 і 945 см-1 прызначаюцца для асіметрычных, сіметрычных вібрацый дэфармацыі, у плоскасці і па-за плоскасці вібрацый -CH3 адпаведна [18]. Пасля пластыфікацыі ў інфрачырвоным спектры фільма не з'явілася новыя пікі паглынання, што сведчыць пра тое, што HPMC не перажыла істотных змен, гэта значыць пластыфікатар не знішчыў яго структуру. З даданнем гліцэрыны, пік расцяжэння вібрацыі -OH пры 3418 см-1 плёнкі HPMC паслабіўся, а пік паглынання ў 1657 см-1, пікі паглынання ў 1050 см-1, а таксама пікі паглынання -CO- і -COC- на першасных і другасных гідраксільных групах; З даданнем сорбіта да фільма HPMC, Vibration-Vibration на працягу 3418 см-1 аслабляецца, а паглынанне дасягнула 1657 см-1. . Змены гэтых пікаў паглынання ў асноўным выкліканыя індуктыўнымі эфектамі і міжмалекулярнай вадароднай сувяззю, якія прымушаюць іх змяняцца з суседнімі дыяпазонамі -CH3 і -CH2. З -за невялікага ўвядзенне малекулярных рэчываў перашкаджае адукацыі межмолекулярных вадародных сувязяў, таму трываласць на расцяжэнне пластыфікаванай плёнкі памяншаецца [70].
3.3.2 Эфекты гліцэрыны і сорбіта на ўзоры XRD фільмаў пра HPMC
(а) гліцэрына (б) сорбіт
Мал.
Шырокавугольны рэнтгенаўскі дыфракцыя (XRD) аналізуе крышталічны стан рэчываў на малекулярным узроўні. Для вызначэння быў выкарыстаны рэнтгенаўскі дыфрактометр тыпу ARL/XTRA, атрыманы кампаніяй Thermo ARL у Швейцарыі. Малюнак 3.2 - гэта XRD -шаблоны плёнак HPMC з рознымі дапаўненнямі гліцэрыны і сорбіту. З даданнем гліцэрыны інтэнсіўнасць дыфракцыйных пікаў пры 9,5 ° і 20,4 ° абодва аслабленыя; З даданнем сорбіта, калі колькасць дадання склала 0,15%, пік дыфракцыі пры 9,5 ° быў узмоцнены, а пік дыфракцыі пры 20,4 ° быў аслаблены, але агульная інтэнсіўнасць піка дыфракцыі была ніжэй, чым у фільма HPMC без сорбіта. Пры пастаянным даданні сорбіта, пік дыфракцыі пры 9,5 ° зноў аслабіўся, а пік дыфракцыі пры 20,4 ° не змяніўся істотна. Гэта таму, што даданне невялікіх малекул гліцэрыны і сорбіту парушае ўпарадкаванае размяшчэнне малекулярных ланцугоў і разбурае першапачатковую крышталічную структуру, зніжаючы тым самым крышталізацыю плёнкі. З малюнка відаць, што гліцэрына аказвае вялікі ўплыў на крышталізацыю плёнак HPMC, што сведчыць аб тым, што гліцэрына і HPMC маюць добрую сумяшчальнасць, у той час як Sorbitol і HPMC маюць дрэнную сумяшчальнасць. З структурнага аналізу пластыфікатараў, Sorbitol мае структуру цукровага кольца, падобная на цэлюлозу, і яго стэрычны эфект з'яўляецца вялікім, што прыводзіць да слабага інтэрпрээрацыі паміж малекуламі сорбіта і малекуламі цэлюлозы, таму гэта мала ўплывае на крышталізацыю цэлюлозы.
[48].
3.3.3 Эфекты гліцэрыны і сорбіта на механічныя ўласцівасці плёнак HPMC
Трываласць і падаўжэнне пры разрыве пры разрыве плёнкі выкарыстоўваюцца ў якасці параметраў для ацэнкі яго механічных уласцівасцей, а вымярэнне механічных уласцівасцей можа судзіць аб яго прымяненні ў пэўных галінах. На малюнку 3.3 паказана змяненне трываласці і падаўжэння пры разрыве пры разрыве плёнак HPMC пасля дадання пластыфікатараў.
Мал.3.3 Уплыў гліцэрыны або сорбіталумона на ўласцівасці машын
З малюнка 3.3 (а) відаць, што пры даданні гліцэрыны падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца, а трываласць на расцяжэнне хутка памяншаецца, а потым павольна павялічваецца, а потым працягвае памяншацца. Падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC спачатку павялічылася, а затым знізілася, таму што ў гліцэрыны больш гідрафільных груп, што робіць матэрыяльныя і малекулы вады моцным эфектам гідратацыі [71], тым самым паляпшаючы гнуткасць плёнкі. З пастаянным павелічэннем дадання гліцэрыны падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC памяншаецца, гэта таму, што гліцэрына робіць малекулярны разрыў HPMC больш большым, а заблытанне паміж макрамалекул памяншаецца, і плёнка схільная да разрыву, калі фільм напружаны, тым самым зніжаючы элазію пры разрыве фільма. Прычынай хуткага зніжэння трываласці пры расцяжэнні з'яўляецца: даданне невялікіх малекул гліцэрыны парушае ўважлівае размяшчэнне паміж малекулярнымі ланцужкамі HPMC, аслабляе сілу ўзаемадзеяння паміж макрамалекул і памяншае трываласць плёнкі; Трываласць на расцяжэнне Невялікае павелічэнне, з пункту гледжання размяшчэння малекулярнай ланцуга, адпаведная гліцэрына павялічвае гнуткасць малекулярных ланцугоў HPMC у пэўнай ступені, у пэўнай ступені спрыяе размяшчэнню палімерных малекулярных ланцугоў і робіць трываласць плёнкі нязначна; Аднак, калі ёсць занадта шмат гліцэрыны, малекулярныя ланцужкі адначасова дэ-перастаноўкі, што і ўпарадкаванае размяшчэнне, і хуткасць дэсантацыі вышэй, чым у упарадкаванага размяшчэння [72], што зніжае крышталізацыю плёнкі, што прыводзіць да нізкай трываласці на плёнку HPMC. Паколькі эфект жорсткасці заключаецца за кошт трываласці на расцяжэнне плёнкі HPMC, колькасць, дададзеная гліцэрына, не павінна быць занадта вялікай.
Як паказана на малюнку 3.3 (б), з даданнем сарбіта, падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC спачатку павялічылася, а затым знізілася. Калі колькасць сорбіта склала 0,15%, падаўжэнне пры разрыве фільма HPMC дасягнула 45%, а потым падаўжэнне пры перапынку фільма зноў паступова памяншалася. Сіла расцяжэння хутка памяншаецца, а затым вагаецца каля 50 Мп пры пастаянным даданні сорбіта. Відаць, што, калі колькасць сорбіта складае 0,15%, эфект пластыфікацыі з'яўляецца лепшым. Гэта таму, што даданне невялікіх малекул сарбіта парушае рэгулярнае размяшчэнне малекулярных ланцугоў, што робіць разрыў паміж малекуламі большымі, сіла ўзаемадзеяння памяншаецца, а малекулы лёгка слізгаюць, таму падаўжэнне пры разрыве плёнкі і зніжэнне трываласці трываласці. Па меры таго, як колькасць сорбіта працягвала павялічвацца, падаўжэнне пры разрыве плёнкі зноў памяншалася, паколькі невялікія малекулы сорбіту былі цалкам рассеяны паміж макрамалекуламі, што прывяло да паступовага памяншэння кропак заблытанасці паміж макрамалекуламі і зніжэннем падаўжэння пры разрыве фільма.
Параўнанне пластыфікацыйных эфектаў гліцэрыны і сорбіту на плёнкі HPMC, даданне 0,15% гліцэрыны можа павялічыць падаўжэнне пры разрыве плёнкі прыблізна да 50%; Пры даданні 0,15% сорбіта можа толькі павялічыць падаўжэнне пры разрыве плёнкі, хуткасць дасягае каля 45%. Трываласць на расцяжэнне зніжаецца, а пры даданні гліцэрыны зніжэнне было меншым. Ві
3.3.4 Эфекты гліцэрыны і сорбіта на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC
(а) гліцэрына (б) сорбіт
Мал.3.4 Эфект гліцэрыны або сорбіталумона аптычна ўласціва
Перадача святла і смуга - важныя параметры празрыстасці ўпаковачнай плёнкі. Бачнасць і яснасць упакаваных тавараў у асноўным залежаць ад прапускання святла і смугі ўпаковачнай плёнкі. Як паказана на малюнку 3.4, даданне гліцэрыны і сарбіту паўплывала на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC, асабліва смугу. Малюнак 3.4 (а) - гэта графік, які паказвае ўплыў дадання гліцэрыны на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC. З даданнем гліцэрыны, перадача HPMC -плёнак спачатку павялічылася, а затым знізілася, дасягнуўшы максімальнага значэння каля 0,25%; Смуга хутка павялічылася, а потым павольна. З вышэйзгаданага аналізу відаць, што, калі колькасць гліцэрыны складае 0,25%, аптычныя ўласцівасці плёнкі лепш, таму колькасць дабаўкі гліцэрыны не павінна перавышаць 0,25%. Малюнак 3.4 (б) - гэта графік, які паказвае ўплыў дадання сорбіта на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC. З малюнка відаць, што пры даданні сорбіта, смуга з HPMC Films спачатку павялічваецца, затым павольна памяншаецца, а потым павялічваецца, а перадача павялічваецца спачатку, а потым павялічваецца. Зніжаецца, а лёгкая перадача і смуга з'явіліся ў пікі ў той жа час, калі колькасць сорбіта склала 0,45%. Відаць, што, калі колькасць дададзенага сорбіта складае ад 0,35 да 0,45%, яго аптычныя ўласцівасці лепш. Параўноўваючы ўплыў гліцэрыны і сорбіта на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC, бачна, што сорбіт мала ўплывае на аптычныя ўласцівасці плёнак.
Наогул кажучы, матэрыялы з высокім перасадкам святла будуць мець меншую смугу, і наадварот, але гэта не заўсёды так. Некаторыя матэрыялы маюць высокае прапусканне святла, але таксама высокія значэнні смугі, напрыклад, тонкія плёнкі, такія як матаванае шкло [73]. Фільм, падрыхтаваны ў гэтым эксперыменце, можа выбраць адпаведны пластыфікатар і колькасць дадання ў адпаведнасці з патрэбамі.
3.3.5 Эфекты гліцэрыны і сорбіта на растваральнасць у вадзе HPMC плёнак
(а) гліцэрына （B） сорбіт
Мал.
На малюнку 3.5 паказаны ўплыў гліцэрыны і сорбіта на растваральнасць вады HPMC плёнак. З малюнка відаць, што з павелічэннем утрымання пластыфікатараў час растваральнасці вады ў плёнцы HPMC працяглы, гэта значыць растваральнасць вады фільма HPMC паступова памяншаецца, а гліцэрына аказвае большы ўплыў на растваральнасць вады ў фільме HPMC, чым сарбіт. Прычына, па якой гідраксіпропил метилцеллюлоза мае добрую растваральнасць у вадзе, звязана з існаваннем вялікай колькасці гідраксільных груп у яго малекуле. З аналізу інфрачырвонага спектру бачна, што з даданнем гліцэрыны і сорбіту, пік гідраксільнай вібрацыі плёнкі HPMC слабее, што сведчыць аб тым, што колькасць гідраксільных груп у малекуле HPMC памяншаецца, а гідрафільная група памяншаецца, таму растваральнасць у вадзе ў фільме HPMC.
3.4 Раздзелы гэтага раздзела
Дзякуючы вышэйзгаданым аналізе эфектыўнасці фільмаў HPMC, бачна, што пластыфікатары гліцэрына і сорбіт паляпшаюць механічныя ўласцівасці фільмаў HPMC і павялічваюць падаўжэнне пры разрыве фільмаў. Калі даданне гліцэрыны складае 0,15%, механічныя ўласцівасці плёнак HPMC адносна добрай, трываласць на разрыў складае каля 60 МПа, а падаўжэнне пры перапынку складае каля 50%; Калі даданне гліцэрыны складае 0,25%, аптычныя ўласцівасці лепш. Калі ўтрыманне сорбіта складае 0,15%, трываласць на разрыў фільма HPMC складае каля 55 МПа, а падаўжэнне пры перапынку павялічваецца прыблізна да 45%. Калі ўтрыманне сорбіта складае 0,45%, аптычныя ўласцівасці плёнкі лепш. Абодва пластыфікатараў знізілі растваральнасць у вадзе HPMC плёнак, у той час як сорбіт аказаў меншы ўплыў на растваральнасць вады HPMC плёнак. Параўнанне ўздзеяння двух пластыфікатараў на ўласцівасці фільмаў HPMC паказвае, што пластычнае ўздзеянне гліцэрыны на плёнкі HPMC лепш, чым у сорбіта.
Раздзел 4 Эфекты сшывання агентаў на ўпаковачныя ўпаковачныя плёнкі HPMC
4.1 Уводзіны
Гідраксіпропил метилцеллюлоза змяшчае шмат гідраксільных груп і гідраксіпропаксі, таму яна мае добрую растваральнасць у вадзе. У гэтым артыкуле выкарыстоўваецца сваю добрую растваральнасць вады для падрыхтоўкі раманнай зялёнай і экалагічна чыстых упаковачных плёнак. У залежнасці ад прымянення водарастваральнай плёнкі, у большасці прыкладанняў патрабуецца хуткае растварэнне растваральнай плёнкі, але часам жадана адтэрмінаванае растварэнне [21].
Такім чынам, у гэтым раздзеле глутаральдэгід выкарыстоўваецца ў якасці мадыфікаванага сшывання, які сшывае для вадзяной растваральнай упаковачнай плёнкі гідраксіпропил метилцеллюлозы, і яго паверхня сшываецца, каб змяніць плёнку для зніжэння растваральнасці ў вадзе і затрымкі часу вырашэння вады. Былі вывучаны эфекты розных аб'ёмных дапаўненняў глутаральдэгіду на растваральнасць вады, механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці плёнак гідраксіпрапіл -метилцеллюлозы ў асноўным.
4.2 Эксперыментальная частка
4.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і інструменты
Табліца 4.1 Эксперыментальныя матэрыялы і тэхнічныя характарыстыкі
4.2.2 Падрыхтоўка ўзору
1) Узважванне: узважвае пэўную колькасць гидроксипропил метилцеллюлозы (5%) з электронным балансам;
2) Dissolution: the weighed hydroxypropyl methylcellulose is added to the prepared deionized water, stirred at room temperature and pressure until completely dissolved, and then different amounts of glutaraldehyde (0.19% 0.25% 0.31%, 0.38%, 0.44%), stirred evenly, let stand for a certain period of time (defoaming), and the film-forming liquid with different Атрымліваюцца дабаўленыя колькасці глутаральдэгіду;
3) Стварэнне плёнкі: увядзіце плёнку, якая ўтварае вадкасць у шкляную страву Петры і кіньце плёнку, пакладзеце яе ў скрыню для сушкі паветра 40 ~ 50 ° С, каб высушыць плёнку, зняць плёнку з таўшчынёй 45 мкм, раскрыць плёнку і пакладзеце яе ў сушылку для рэзервовай копіі.
4.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць
4.2.3.1 Аналіз інфрачырвонай паглынання (FT-IR) Аналіз
Інфрачырвонае ўсмоктванне фільмаў HPMC вызначалася пры дапамозе інфрачырвонага спектраметра Nicolet 5700 Фур'е, які вырабляецца амерыканскай тэрмаэлектрычнай кампаніяй Close Spectrum.
4.2.3.2 Аналіз шырокавугольнага рэнтгенаўскага дыфракцыі (XRD)
Шырокавугольны рэнтгенаўскі дыфракцыю (XRD)-гэта аналіз стану крышталізацыі рэчыва на малекулярным узроўні. У гэтым артыкуле стан крышталізацыі тонкай плёнкі вызначаўся пры дапамозе рэнтгенаўскага дыфрактаметра ARL/XTRA, які выпрацоўваецца Thermo Arl з Швейцарыі. Умовы вымярэння: рэнтгенаўская крыніца-гэта нікель-фільтр Cu-Kα (40 кВ, 40 мА). Кут сканавання ад 0 ° да 80 ° (2θ). Хуткасць сканавання 6 °/мін.
4.2.3.3 Вызначэнне растваральнасці вады: тое ж самае, што і 2.2.3.4
4.2.3.4 Вызначэнне механічных уласцівасцей
Выкарыстанне інструментаў (5943) мініяцюрных электронных універсальных выпрабавальных машын для расцяжэння Instron (Shanghai), у адпаведнасці з метадам выпрабаванняў GB13022-92 для расцяжэння пластыкавых плёнак, тэст пры 25 ° С, 50% RH ўмовы, выберыце ўзоры з аднастайнай таўшчынёй і чыстай паверхняй без нанясенняў.
4.2.3.5 Вызначэнне аптычных уласцівасцей
Выкарыстоўваючы светлавы перасадкі, выберыце ўзор, які будзе выпрабаваны з чыстай паверхняй і без зморшчын, і вымерайце прапусканне святла і смугу плёнкі пры пакаёвай тэмпературы (25 ° С і 50%RH).
4.2.4 Апрацоўка дадзеных
Эксперыментальныя дадзеныя былі апрацаваны Excel і схаваны праграмным забеспячэннем Origin.
4.3 Вынікі і абмеркаванне
4.3.1 Інфрачырвоныя спектры паглынання глутаральдэгід-крыжаванага HPMC плёнкі HPMC
Мал.4.1 FT-ir фільмаў HPMC пад розным утрыманнем глутаральдэгіду
Інфрачырвоная паглынальная спектраскапія - гэта магутны сродак для характарыстыкі функцыянальных груп, якія змяшчаюцца ў малекулярнай структуры, і для выяўлення функцыянальных груп. Для далейшага разумення структурных змяненняў гідраксіпропил метилцеллюлозы пасля мадыфікацыі інфрачырвоныя выпрабаванні праводзіліся на плёнках HPMC да і пасля мадыфікацыі. На малюнку 4.1 прыведзены інфрачырвоныя спектры фільмаў HPMC з рознай колькасцю глутаральдэгіду і дэфармацыі фільмаў пра HPMC
Пікі ваганняў паглынання -OH набліжаюцца да 3418 см-1 і 1657 см-1. Comparing the crosslinked and uncrosslinked infrared spectra of HPMC films, it can be seen that with the addition of glutaraldehyde, the vibrational peaks of -OH at 3418cm-1 and 1657cm- The absorption peak of hydroxyl group on 1 hydroxypropoxy group was significantly weakened, indicating that the number of hydroxyl Група ў малекуле HPMC зніжалася, што было выклікана рэакцыяй сшывання паміж некаторымі гідраксільнымі групамі HPMC і дыядэгіднай групай на глутаральдэгід [74]. Акрамя таго, было ўстаноўлена, што даданне глутаральдэгіду не змяніла становішча кожнага характэрнага піка паглынання HPMC, што сведчыць аб тым, што даданне глутаральдэгіду не знішчыў групы самога HPMC.
4.3.2 мадэлі XRD з глутаральдэгід-крыжападобных плёнак HPMC
Выконваючы рэнтгенаўскую дыфракцыю на матэрыяле і аналізуючы яго дыфракцыйную карціну, гэта метад даследавання для атрымання такой інфармацыі, як структура або марфалогія атамаў або малекул у матэрыяле. На малюнку 4.2 паказаны мадэлі XRD фільмаў HPMC з рознымі дапаўненнямі глутаральдэгіду. З павелічэннем дадання глутаральдэгіду інтэнсіўнасць дыфракцыйных пікаў HPMC каля 9,5 ° і 20,4 ° аслаблена, паколькі малекула альдэгіду на малекуле глутаральдэгіду. Рэакцыя сшывання адбываецца паміж гідраксільнай групай і гідраксільнай групай на малекуле HPMC, што абмяжоўвае рухомасць малекулярнай ланцуга [75], тым самым зніжаючы ўпарадкаваную здольнасць да малекулы HPMC.
Мал.4.2 XRD фільмаў HPMC пад розным утрыманнем глутаральдэгіду
4.3.3 Уплыў глутаральдэгіду на растваральнасць у вадзе HPMC плёнак
Мал.
З малюнка 4.3 Уплыў розных дапаўненняў глутаральдэгіду на растваральнасць вады ў плёнках HPMC, бачна, што з павелічэннем дазавання глутаральдэгіду час растваральнасці вады ў плёнках HPMC падаўжаецца. Рэакцыя сшывання адбываецца пры дапамозе альдэгіднай групы на глютаральдэгід, што прыводзіць да значнага зніжэння колькасці гідраксільных груп у малекуле HPMC, тым самым падаўжаючы растваральнасць вады ў фільме HPMC і зніжаючы растваральнасць вады фільма HPMC.
4.3.4 Уплыў глутаральдэгіду на механічныя ўласцівасці плёнак HPMC
Мал.4.4 Уплыў глутаральдэгіду на трываласць на расцяжэнне і парушэнне падаўжэння плёнак HPMC
Для даследавання ўплыву ўтрымання глутаральдэгіду на механічныя ўласцівасці плёнак HPMC былі правераны трываласць і падаўжэнне пры разрыве мадыфікаваных плёнак. Напрыклад, 4.4 - гэта графік эфекту дадання глутаральдэгіду на трываласць і падаўжэнне пры разрыве на разрыў плёнкі. З павелічэннем дадання глутаральдэгіду трываласць на расцяжэнне і падаўжэнне пры разрыве плёнак HPMC спачатку павялічылася, а потым знізілася. тэндэнцыя. Since the cross-linking of glutaraldehyde and cellulose belongs to etherification cross-linking, after adding glutaraldehyde to the HPMC film, the two aldehyde groups on the glutaraldehyde molecule and the hydroxyl groups on the HPMC molecule undergo a cross-linking reaction to form ether bonds, increasing the mechanical properties of Фільмы HPMC. Пры пастаянным даданні глутаральдэгіду шчыльнасць сшывання ў растворы павялічваецца, што абмяжоўвае адноснае слізгаценне паміж малекуламі, а малекулярныя сегменты не лёгка арыентуюцца пад дзеяннем знешняй сілы, што паказвае, што механічныя ўласцівасці тонкіх фільмаў HPMC зніжаюцца макраскапічна [76]]. З малюнка 4.4 эфект глутаральдэгіду на механічныя ўласцівасці фільмаў HPMC паказвае, што, калі даданне глутаральдэгіду складае 0,25%, эфект сшывання лепш, а механічныя ўласцівасці плёнак HPMC лепш.
4.3.5 Уплыў глутаральдэгіду на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC
Перадача святла і смуга - два вельмі важныя параметры аптычных характарыстык упаковачных плёнак. Чым большая перадача, тым лепш празрыстасць фільма; Каму, таксама вядомая як памутлівасць, паказвае на ступень невыразнасці фільма і чым большая смуга, тым горш яснасць фільма. Малюнак 4.5 - крывая ўплыву дадання глутаральдэгіду на аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC. З малюнка відаць, што з павелічэннем дадання глутаральдэгіду перадача святла спачатку павольна павялічваецца, затым хутка павялічваецца, а потым павольна памяншаецца; Адгукайце яго спачатку паменшылася, а потым павялічылася. Калі даданне глутаральдэгіду склала 0,25%, прапусканне фільма HPMC дасягнула максімальнага кошту 93%, а смуга дасягнула мінімальнага кошту 13%. У гэты час аптычная праца была лепш. Прычынай павелічэння аптычных уласцівасцей з'яўляецца перакрыжаваная рэакцыя паміж малекуламі глутаральдэгіду і гідраксіпрапіл-метилцеллюлозай, а міжмалекулярная кампазіцыя з'яўляецца больш кампактнай і раўнамернай, што павялічвае аптычныя ўласцівасці фільмаў HPMC [77-79]. Калі перакрыжаванае рэчыва празмернае, участкі сшывання перанасычаюцца, адноснае слізгаценне паміж малекуламі сістэмы складана, і феномен геля лёгка адбыцца. Такім чынам, аптычныя ўласцівасці плёнак HPMC памяншаюцца [80].
Мал.4.5 Уплыў глутаральдэгіду на аптычнае ўласцівасць плёнак HPMC
4.4 Раздзелы гэтага раздзела
У выніку вышэйзгаданага аналізу зроблены наступныя высновы:
1) Інфрачырвоны спектр фільма HPMC-глутаральдэгіду, які паказвае, што ў фільме глутаральдэгід і HPMC праходзяць рэакцыю сшывання.
2) Больш мэтазгодна дадаваць глутаральдэгід у дыяпазоне ад 0,25% да 0,44%. Калі колькасць дадання глутаральдэгіду складае 0,25%, комплексныя механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці плёнкі HPMC лепш; Пасля сшывання, растваральнасць вады ў плёнцы HPMC працяглая, а растваральнасць вады памяншаецца. Калі колькасць дадання глутаральдэгіду складае 0,44%, час растваральнасці вады дасягае каля 135 хвілін.
Раздзел 5 Натуральны антыаксідант HPMC Растваральная ўпаковачная плёнка
5.1 Уводзіны
Для таго, каб пашырыць прымяненне плёнкі гідраксіпропил метилцеллюлозы ў ўпакоўцы харчовых прадуктаў, у гэтым раздзеле выкарыстоўваецца антыаксідантная антыаксідант Bamboo (AOB) у якасці натуральнай антыаксідантнай дабаўкі, а таксама выкарыстоўвае метад фарміравання фільма для вырабу натуральных антыаксідантаў з лісця з рознымі масавымі. Антыаксідантная ўпаковачная плёнка HPMC растваральнай упакоўкі, вывучайце антыаксідантныя ўласцівасці, растваральнасць вады, механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці плёнкі, а таксама забяспечваюць аснову для яго прымянення ў сістэмах упакоўкі харчовых прадуктаў.
5.2 Эксперыментальная частка
5.2.1 Эксперыментальныя матэрыялы і эксперыментальныя інструменты
TAB.5.1 Эксперыментальныя матэрыялы і тэхнічныя характарыстыкі
TAB.5.2 Эксперыментальны апарат і тэхнічныя характарыстыкі
5.2.2 Падрыхтоўка ўзору
Prepare hydroxypropyl methylcellulose water-soluble packaging films with different amounts of bamboo leaf antioxidants by solution casting method: prepare 5% hydroxypropyl methylcellulose aqueous solution, stir evenly, and then add hydroxypropyl methylcellulose Add a certain proportion (0%, 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0,07%, 0,09%) антыаксідантаў з лісця бамбука да раствора, які ўтварае плёнку, і працягвайце варушыцца
Каб быць цалкам змешаным, дайце на працягу 3-5 хвілін (дэфомінг), каб падрыхтаваць HPMC, якія ўтвараюць плёнкі, якія змяшчаюць розныя масавыя фракцыі антыаксідантаў бамбука. Высушыце яго ў духоўцы для высыхання і пастаўце яго ў сушыльную духоўку для наступнага выкарыстання пасля зняцця плёнкі. Падрыхтаваная гідраксіпропил метилцеллюлозная вадараспушчальная ўпаковачная плёнка, дададзеная з антыаксідантамі Bamboo Leaf, называецца кароткай плёнкай AOB/HPMC.
5.2.3 Характарыстыка і тэставанне на прадукцыйнасць
5.2.3.1 Аналіз інфрачырвонай паглынання (FT-IR) Аналіз
Інфрачырвоныя спектры паглынання плёнак HPMC вымяраліся ў рэжыме ATR з выкарыстаннем інфрачырвонага спектраметра Nicolet 5700 Фур'е, атрыманага Thermoelectric Corporation.
5.2.3.2 Вымярэнне рэнтгенаўскай дыфракцыі (XRD): тое ж самае, што і 2.2.3.1
5.2.3.3 Вызначэнне антыаксідантных уласцівасцей
Для вымярэння антыаксідантных уласцівасцей падрыхтаваных фільмаў пра HPMC і фільмаў AOB/HPMC, у гэтым эксперыменце быў выкарыстаны метад ачысткі свабоднага радыкала DPPH для вымярэння хуткасці ачысткі фільмаў на свабодныя радыкалы DPPH, каб ускосна вымераць устойлівасць да акіслення фільмаў.
Падрыхтоўка раствора DPPH: ва ўмовах зацянення растварайце 2 мг DPPH ў 40 мл растваральніка этанолу і адмовіўшыся на 5 хвілін, каб зрабіць раствор аднастайным. Захоўвайце ў халадзільніку (4 ° С) для наступнага выкарыстання.
Звяртаючыся да эксперыментальнага метаду Чжун Юаншэнга [81], з невялікай мадыфікацыяй, вымярэнне значэння A0: вазьміце 2 мл раствора DPPH у выпрабавальную трубку, затым дадайце 1 мл дыстыляванай вады, каб цалкам пахіснуць і змяшаць, а таксама вымераць значэнне A (519 нм) з дапамогай спектрафатометра УФ. гэта A0. Вымярэнне значэння: Дадайце 2 мл раствора DPPH у прабірку, а затым дадайце 1 мл раствора тонкай плёнкі HPMC, каб старанна змяшацца, вымерайце значэнне з ультрафіялетавым спектрафатомерам, вазьміце ваду ў якасці пустых кіравання і тры паралельныя дадзеныя для кожнай групы. Метад разліку хуткасці ачысткі свабоднага радыкальнага радыкала ставіцца да наступнай формулы,
У формуле: A - паглынанне ўзору; A0 - гэта пусты элемент кіравання
5.2.3.4 Вызначэнне механічных уласцівасцей: тое ж самае, што і 2.2.3.2
5.2.3.5 Вызначэнне аптычных уласцівасцей
Аптычныя ўласцівасці з'яўляюцца важнымі паказчыкамі празрыстасці ўпаковачных плёнак, у асноўным у тым ліку перадачы і смугу плёнкі. Перадача і смуга плёнак вымяраліся пры дапамозе пратаколу. Перадача святла і смуга плёнак вымяраліся пры пакаёвай тэмпературы (25 ° С і 50% RH) на выпрабавальных узорах з чыстымі паверхнямі і без зморшчын.
5.2.3.6 Вызначэнне растваральнасці вады
Разрэжце плёнку 30 мм × 30 мм таўшчынёй каля 45 мкм, дадайце 100 мл вады ў 200 мл шклянкі, змесціце плёнку ў цэнтр па нерухомасці паверхні вады і вымерайце час, каб плёнка знікла цалкам. Калі плёнка прыліпае да сцяны шклянкі, яе трэба вымераць зноў, і вынік прымаецца ў сярэднім у 3 разы, адзінка мін.
5.2.4 Апрацоўка дадзеных
Эксперыментальныя дадзеныя былі апрацаваны Excel і схаваны праграмным забеспячэннем Origin.
5.3 Вынікі і аналіз
5.3.1 FT-IR-аналіз
FIG5.1 FTIR HPMC і AOB/HPMC
У арганічных малекулах атамы, якія ўтвараюць хімічныя сувязі або функцыянальныя групы, знаходзяцца ў стане пастаяннай вібрацыі. Калі арганічныя малекулы апрамяняюцца інфрачырвоным святлом, хімічныя сувязі або функцыянальныя групы ў малекулах могуць паглынаць вібрацыі, так што можна атрымаць інфармацыю пра хімічныя сувязі або функцыянальныя групы ў малекуле. На малюнку 5.1 паказаны спектры FTIR фільма HPMC і плёнкі AOB/HPMC. З малюнка 5 бачна, што характэрная шкілетная вібрацыя гідраксіпрапіл-метилцеллюлозы ў асноўным канцэнтруецца ў 2600 ~ 3700 см-1 і 750 ~ 1700 см-1. Моцная частата вібрацыі ў вобласці 950-1250 см-1 у асноўным з'яўляецца характэрнай вобласцю вібрацыі каркаса СО. Паласа паглынання плёнкі HPMC каля 3418 см-1 выклікана расцяжкай вібрацыі OH-сувязі, а пік паглынання гідраксільнай групы на групу гідраксіпрапаксі пры 1657 см-1 выкліканы расцяжэннем вібрацыі рамкі [82]. Пікі паглынання пры 1454 см-1, 1373см-1, 1315с-1 і 945 см-1 былі нармалізаваны да асіметрычных, сіметрычных вібрацый дэфармацыі, плоскасці і выгінальных вібрацый, якія належаць да -CH3 [83]. HPMC быў зменены з AOB. З даданнем AOB становішча кожнага характэрнага піка AOB/HPMC не змянілася, што сведчыць аб тым, што даданне AOB не знішчыў групы самога HPMC. Расцявая вібрацыя аблігацыі OH ў паласе паглынання плёнкі AOB/HPMC каля 3418 см-1 аслабляецца, а змена пікавай формы ў асноўным выклікана змяненнем сумежных паласы метылу і метылену з-за індукцыі вадароднай сувязі. 12] Відаць, што даданне AOB аказвае ўплыў на міжмалекулярныя вадародныя сувязі.
5.3.2 Аналіз XRD
Мал.5.2 XRD HPMC і AOB/
Мал.5.2 XRD з фільмаў HPMC і AOB/HPMC
Крышталічны стан плёнак быў прааналізаваны шырокавугольнай рэнтгенаўскай дыфракцыяй. На малюнку 5.2 паказаны мадэлі XRD фільмаў HPMC і фільмы AAOB/HPMC. З малюнка відаць, што плёнка HPMC мае 2 дыфракцыйныя пікі (9,5 °, 20,4 °). З даданнем AOB, дыфракцыйная піка складае каля 9,5 ° і 20,4 °, значна аслабляюцца, што сведчыць аб тым, што малекулы плёнкі AOB/HPMC размяшчаюцца ў парадку. Здольнасць знізілася, што сведчыць аб тым, што даданне AOB парушыла размяшчэнне гідраксіпропил -метилцеллюлозного малекулярнай ланцуга, разбурыла першапачатковую крышталічную структуру малекулы і зніжала рэгулярнае размяшчэнне гидроксипропил метилцеллюлозы.
5.3.3 Антыаксідантныя ўласцівасці
Для вывучэння ўплыву розных дапаўненняў AOB на ўстойлівасць да акіслення фільмаў AOB/HPMC былі даследаваны плёнкі з рознымі дапаўненнямі AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%)). Уплыў хуткасці ачысткі базы, вынікі прыведзены на малюнку 5.3.
Мал.5.3 Уплыў фільмаў HPMC пад зместам AOB на DPPH
З малюнка 5.3 відаць, што даданне антыаксіданта AOB значна палепшыла хуткасць ачысткі радыкалаў DPPH з дапамогай фільмаў HPMC, гэта значыць, антыаксідантныя ўласцівасці плёнак былі палепшаныя, а з павелічэннем дадання AOB, ачыстка радыкалаў DPPH спачатку павялічылася, потым паступова памяншаецца. Калі колькасць AOB складае 0,03%, плёнка AOB/HPMC аказвае найлепшы ўплыў на хуткасць ачысткі свабодных радыкалаў DPPH, а хуткасць ачысткі для свабодных радыкалаў DPPH дасягае 89,34%, гэта значыць, плёнка AOB/HPMC мае найлепшую прадукцыйнасць антыаксідацыі ў гэты час; Калі ўтрыманне AOB склала 0,05% і 0,07%, хуткасць ачысткі свабоднага радыкала DPPH у фільме AOB/HPMC была вышэй, чым у групе 0,01%, але значна ніжэй, чым у групе 0,03%; Гэта можа быць звязана з залішнімі прыроднымі антыаксідантамі, даданне AOB прывяло да агламерацыі малекул AOB і нераўнамернага размеркавання ў плёнцы, што ўплывае на ўплыў антыаксідантнага эфекту плёнак AOB/HPMC. Ві Калі колькасць дадання складае 0,03%, наймацнейшая прадукцыйнасць антыаксідацыйнай плёнкі AOB/HPMC.
5.3.4 Растваральнасць у вадзе
З малюнка 5.4, уплыў антыаксідантаў бамбука на растваральнасць вады гідраксіпропил -метилцеллюлозы, бачна, што розныя дапаўненні AOB аказваюць значны ўплыў на растваральнасць вады HPMC плёнак. Пасля дадання AOB, з павелічэннем колькасці AOB, час растваральнага ў вадзе быў карацей, што сведчыць пра тое, што растваральнасць у вадзе AOB/HPMC была лепш. Гэта значыць, даданне AOB паляпшае растваральнасць фільма AOB/HPMC. З папярэдняга аналізу XRD можна заўважыць, што пасля дадання AOB крышталічнасць плёнкі AOB/HPMC памяншаецца, і сіла паміж малекулярнымі ланцужкамі слабее, што палягчае малекулы вады ўвайсці ў плёнку AOB/HPMC, таму плёнка AOB/HPMC палепшана ў пэўнай ступені. Растваральнасць у вадзе фільма.
Мал.5.4 Уплыў AOB на растваральнік для вады з HPMC -плёнак
5.3.5 Механічныя ўласцівасці
Мал.5.5 Уплыў AOB на трываласць пры расцяжэнні і парушэнне падаўжэння плёнак HPMC
Прымяненне матэрыялаў тонкага фільма ўсё больш шырокае, і яго механічныя ўласцівасці аказваюць вялікі ўплыў на паводзіны на мембране, якія сталі асноўнай гарачай кропкай. На малюнку 5.5 паказана трываласць і падаўжэнне пры разрыве пры разрыве крывых плёнак AOB/HPMC. З малюнка відаць, што розныя дапаўненні AOB аказваюць значны ўплыў на механічныя ўласцівасці плёнак. Пасля дадання AOB з павелічэннем AOB Apply, AOB/HPMC. Трываласць на расцяжэнне фільма паказала тэндэнцыю зніжэння, у той час як падаўжэнне на перапынку паказала тэндэнцыю першага ўзрастання, а потым памяншацца. Калі ўтрыманне AOB склала 0,01%, падаўжэнне на разрыве плёнкі дасягнула максімальнага значэння каля 45%. Уплыў AOB на механічныя ўласцівасці плёнак HPMC відавочны. З аналізу XRD бачна, што даданне антыаксіданта AOB памяншае крышталічнасць плёнкі AOB/HPMC, што зніжае трываласць на разрыў фільма AOB/HPMC. Падаўжэнне пры разрыве спачатку павялічваецца, а затым памяншаецца, таму што AOB мае добрую растваральнасць і сумяшчальнасць у вадзе і ўяўляе сабой невялікае малекулярнае рэчыва. У працэсе сумяшчальнасці з HPMC сіла ўзаемадзеяння паміж малекуламі аслабляецца, а плёнка змякчаецца. Жорсткая структура робіць плёнку AOB/HPMC мяккай, а падаўжэнне пры разрыве плёнкі павялічваецца; Па меры таго, як AOB працягвае павялічвацца, падаўжэнне на разрыве фільма AOB/HPMC памяншаецца, паколькі малекулы AOB у фільме AOB/HPMC робяць макрамалекулы разрывы паміж ланцужкамі, і не існуе ніякага злучэння паміж макрамалекулямі, і плёнка лёгка прарывацца, калі плёнка пераадольваецца, каб плёнка пераадолела, каб, каб вылучыць вылучэнне плёнкі, якая прабіваецца ў разрыве плёнкі, і H плёнка, і плёнка лёгка прарывацца, калі плёнка пераадольваецца, каб стрэс у плёнку стрэс, каб, каб вылучэнне разрыву раза разрыву карпаравання. памяншаецца.
5.3.6 Аптычныя ўласцівасці
Мал.5.6 Уплыў AOB на аптычную ўласцівасць фільмаў пра HPMC
Малюнак 5.6 - гэта графік, які паказвае змяненне прапускання і смугі плёнак AOB/HPMC. З малюнка відаць, што з павелічэннем колькасці дададзенага AOB перадача плёнкі AOB/HPMC памяншаецца, а смуга павялічваецца. Калі ўтрыманне AOB не перавышала 0,05%, хуткасць змены прапускання святла і смугі фільмаў AOB/HPMC былі павольнымі; Калі ўтрыманне AOB перавысіла 0,05%, хуткасць змены прапускання святла і смугі былі паскораны. Такім чынам, колькасць дададзенага AOB не павінна перавышаць 0,05%.
5.4 Раздзелы гэтага раздзела
Прымаючы антыаксідант Bamboo Leaf (AOB) у якасці натуральнага антыаксіданта і гідраксіпропил метилцеллюлозы (HPMC) у якасці матрыцы, якая ўтварае плёнку, новага тыпу натуральнай антыаксідантнай упакоўкі была падрыхтавана шляхам змешвання раствора і метаду фарміравання плёнкі. У гэтым эксперыменце AOB/HPMC-растваральная ўпаковачная плёнка, якая мае функцыянальныя ўласцівасці супраць акіслення. Фільм AOB/HPMC з 0,03% AOB мае хуткасць ачысткі каля 89% для свабодных радыкалаў DPPH, а эфектыўнасць ачысткі - лепшая, што лепш, чым без AOB. Фільм HPMC на 61% палепшыўся. Растваральнасць вады таксама значна палепшана, а механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці памяншаюцца. Палепшаная ўстойлівасць да акіслення матэрыялаў фільмаў AOB/HPMC пашырыла сваё прымяненне ў харчовай упакоўцы.
Раздзел VI Выснова
1) З павелічэннем канцэнтрацыі раствора, які ўтварае фільм, механічныя ўласцівасці плёнкі спачатку павялічыліся, а потым памяншаліся. Калі канцэнтрацыя раствора, які ўтварае плёнку HPMC, склала 5%, механічныя ўласцівасці плёнкі HPMC былі лепшымі, а трываласць на расцяжэнне склала 116 МПа. Падаўжэнне на перапынку складае каля 31%; Аптычныя ўласцівасці і растваральнасць вады памяншаюцца.
2) З павелічэннем тэмпературы ўтварэння плёнкі механічныя ўласцівасці плёнак спачатку павялічыліся, а затым знізіліся, аптычныя ўласцівасці палепшыліся, а растваральнасць вады знізілася. Калі тэмпература, якая ўтварае плёнку, складае 50 ° С, агульная прадукцыйнасць лепш, трываласць на расцяжэнне складае каля 116 МПа, прапусканне святла складае каля 90%, а час, які змяняецца ў вадзе, складае каля 55 хвілін, таму тэмпература ўтварэння плёнкі больш падыходзіць пры 50 ° С.
3) Выкарыстанне пластыфікатараў для паляпшэння трываласці плёнак HPMC, з даданнем гліцэрыны, падаўжэнне пры разрыве плёнак HPMC значна павялічылася, у той час як трываласць на расцяжэнне знізілася. Калі колькасць дабаўленай гліцэрыны склала ад 0,15%да 0,25%, падаўжэнне пры разрыве плёнкі HPMC склала каля 50%, а трываласць на разрыў складала каля 60 МПа.
4) З даданнем сорбіта падаўжэнне пры разрыве плёнкі спачатку павялічваецца, а потым памяншаецца. Калі даданне сорбіта складае каля 0,15%, падаўжэнне на разрыве дасягае 45%, а трываласць на разрыў складае каля 55 МПа.
5) Даданне двух пластыфікатараў, гліцэрыны і сорбіту, абодва знізілі аптычныя ўласцівасці і растваральнасць у вадзе HPMC плёнак, і зніжэнне было не вялікім. Параўноўваючы эфект пластычнага эфекту двух пластыфікатараў на плёнкі HPMC, бачна, што пластыцыйны эфект гліцэрыны лепш, чым у сорбіта.
6) Дзякуючы інфрачырвонай паглынальнай спектраскапіі (FTIR) і шырокавугольным рэнтгенаўскім дыфракцыйным аналізе, былі вывучаны сшыванне глутаральдэгіду і HPMC і крышталічнасць пасля сшывання. З даданнем сшывальнага агента глутаральдэгіду, трываласць на разрыў і падаўжэнне пры разрыве падрыхтаваных плёнак HPMC спачатку павялічыліся, а затым знізіліся. Калі даданне глутаральдэгіду складае 0,25%, комплексныя механічныя ўласцівасці плёнак HPMC лепш; Пасля сшывання часу растваральнасць у вадзе працягваецца, а растваральнасць у вадзе памяншаецца. Калі даданне глутаральдэгіду складае 0,44%, час растваральнасці ў вадзе дасягае каля 135 хвілін.
7) Даданне адпаведнай колькасці натуральнага антыаксіданта AOB у рашэнні, якая ўтварае плёнку, падрыхтаваны ўпаковачны ўпаковачны плёнка AOB/HPMC мае функцыянальныя ўласцівасці антыаксідацыі. Плёнка AOB/HPMC з 0,03% AOB дадала 0,03% AOB, каб ачысціць свабодныя радыкалы DPPH. Хуткасць выдалення складае каля 89%, а эфектыўнасць выдалення - лепшая, што на 61% вышэй, чым у фільма HPMC без AOB. Растваральнасць вады таксама значна палепшана, а механічныя ўласцівасці і аптычныя ўласцівасці памяншаюцца. Калі колькасць дадання 0,03% AOB, эфект супраць акіслення фільма добры, а паляпшэнне прадукцыйнасці антыаксідацыі AOB/HPMC-плёнкі пашырае прымяненне гэтага ўпакоўкі фільма ў ўпакоўцы харчовых прадуктаў.
Час паведамлення: верасня-29-2022