Hydroxypropylmethylcellulose(HPMC) is een natuurlijk polymeermateriaal met overvloedige hulpbronnen, hernieuwbare en goede oplosbaarheid in water en filmvormende eigenschappen. Het is een ideale grondstof voor de bereiding van in water oplosbare verpakkingsfilms.
In water oplosbare verpakkingsfilm is een nieuw type groen verpakkingsmateriaal, dat uitgebreide aandacht heeft gekregen in Europa en de Verenigde Staten en andere landen. Het is niet alleen veilig en handig in gebruik, maar lost ook het probleem op van het verpakken van afvalverwijdering. Momenteel gebruiken in water oplosbare films voornamelijk materialen op basis van aardolie, zoals polyvinylalcohol en polyethyleenoxide als grondstoffen. Petroleum is een niet-hernieuwbare bron en grootschalig gebruik zal een tekorten aan bronnen veroorzaken. Er zijn ook in water oplosbare films met natuurlijke stoffen zoals zetmeel en eiwitten als grondstoffen, maar deze in water oplosbare films hebben slechte mechanische eigenschappen. In dit artikel werd een nieuw type in water oplosbare verpakkingsfilm bereid met behulp van oplossingsfilmvormende methode met behulp van hydroxypropylmethylcellulose als grondstof. De effecten van de concentratie van HPMC-filmvormende vloeistof- en filmvormende temperatuur op de treksterkte, verlenging bij pauze, lichtverzending en in water oplosbaarheid van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilms werden besproken. Glycerol, sorbitol en glutaaraldehyde werden gebruikt om de prestaties van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm verder te verbeteren. Ten slotte werd bamboafaboe-antioxidant (AOB) gebruikt om de toepassing van in water oplosbare verpakkingsfilm in de in water oplosbare verpakkingsfilm in voedselverpakkingen uit te breiden. De belangrijkste bevindingen zijn als volgt:
(1) Met de toename van de HPMC -concentratie nam de treksterkte en verlenging bij de breuk van HPMC -films toe, terwijl de lichtoverdracht afnam. Wanneer de HPMC -concentratie 5% is en de temperatuur van het filmvorming 50 ° C is, zijn de uitgebreide eigenschappen van de HPMC -film beter. Op dit moment is de treksterkte ongeveer 116 MPa, de rek bij pauze is ongeveer 31%, de lichttransmissie is 90%en de waterverlosttijd is 55 minuten.
(2) De weekmakers glycerol en sorbitol verbeterden de mechanische eigenschappen van HPMC -films, die hun verlenging tijdens de pauze aanzienlijk verhoogden. Wanneer het gehalte aan glycerol tussen 0,05%en 0,25%ligt, is het effect de beste en bereikt de verlenging bij de pauze van HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm ongeveer 50%; Wanneer het gehalte aan sorbitol 0,15% is, neemt de verlenging bij pauze toe tot 45% of zo. Nadat de in water oplosbare verpakkingsfilm werd gemodificeerd met glycerol en sorbitol, nam de treksterkte en optische eigenschappen af, maar de afname was niet significant.
(3) Infraroodspectroscopie (FTIR) van de glutaaraldehyde-verknoopte HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm toonde aan dat glutaaraldehyde verknoopt was met de film, waardoor de oplosbaarheid van het water van de HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm werd verminderd. Toen de toevoeging van glutaaraldehyde 0,25%was, bereikten de mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van de films het optimum. Toen de toevoeging van glutaaraldehyde 0,44%was, bereikte de waterverlossende tijd 135 minuten.
(4) Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid AOB aan de HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilmvormende oplossing kan de antioxiderende eigenschappen van de film verbeteren. Toen 0,03% AOB werd toegevoegd, had de AOB/HPMC -film een opruimpercentage van ongeveer 89% voor DPPH -vrije radicalen, en de opruimefficiëntie was de beste, die 61% hoger was dan die van de HPMC -film zonder AOB, en de oplosbaarheid in water was ook aanzienlijk verbeterd.
Sleutelwoorden: in water oplosbare verpakkingsfilm; hydroxypropylmethylcellulose; weekmaker; cross-linking agent; antioxidant.
Inhoudsopgave
Samenvatting…………………………………………. ……………………………………………… ……………………………………….I
Samenvatting …………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………
Inhoudsopgave…………………………………………. ……………………………………………… …………………………i
HOOFDSTUK EEN INLEIDING ……………………………………………. …………………………………………………… …………… ..1
1.1 Water- oplosbare film ………………………………………………………… ………………………………………………………………………
1.1.1polyvinylalcohol (PVA) in water oplosbare film ………………………………………………… ………………… 1 1
1.1.2polyethyleenoxide (PEO) in water oplosbare film …………………………………………………… ………… ..2
1.1.3Starch-gebaseerde in water oplosbare film ………………………………………………… ………………………………………… .2
1.1.4 Eiwitgebaseerde in water oplosbare films ………………………………………………… ………………………………… .2
1.2 Hydroxypropyl methylcellulose ……………………………………………… .. ……………………………………………
1.2.1 De structuur van hydroxypropylmethylcellulose …………………………………………………… …………… .3
1.2.2 Wateroplosbaarheid van hydroxypropylmethylcellulose ………………………………………………… ………… 4
1.2.3 Filmvormende eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose ………………………………………… .4
1.3 Plasticisatie Modificatie van hydroxypropylmethylcellulosefilm ………………………………… ..4
1.4 Cross-linking Modificatie van hydroxypropylmethylcellulosefilm ………………………………… .5
1.5 Antioxidatieve eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulosefilm ………………………………………. 5
1.6 Voorstel van het onderwerp ………………………………………………………………………. …………………………………………… .7
1.7 Onderzoeksinhoud ………………………………………………… …………………………………………………………… ……………… ..7
Hoofdstuk 2 Bereiding en eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.1 INLEIDING ………………………………………………… ………………………………………………………… …………………………………… 8
2.2 Experimentele sectie ……………………………………………………………………. …………………………………………… .8
2.2.1 Experimentele materialen en instrumenten ………………………………………………………………………. ……… ..8
2.2.2 Specimen Voorbereiding ………………………………………………… ………………………………………………………… ..9
2.2.3 Karakterisering en prestatietests …………………………………………… .. ………………………… .9
2.2.4 Gegevensverwerking ………………………………………………. …………………………………………………… ……………… 10
2.3 Resultaten en discussie ………………………………………………… ………………………………………………………… ……… 10
2.3.1 Het effect van filmvormende oplossingsconcentratie op HPMC dunne films …………………………… .. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10
2.3.2 Invloed van filmvormingstemperatuur op HPMC dunne films ………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ..13 ..13
2.4 Hoofdstuk Samenvatting ……………………………………………… …………………………………………… .. 16
Hoofdstuk 3 Effecten van weekmakers op HPMC in water oplosbare verpakkingsfilms ………………………………………………………………………… ..17
3.1 Inleiding ……………………………………………………………………… ………………………………………………… 17
3.2 Experimentele sectie …………………………………………………… …………………………………………………………………… ..17
3.2.1 Experimentele materialen en instrumenten ………………………………………………… ……………………………… 17
3.2.2 Specimen Voorbereiding ………………………………………………… ……………………………… 18
3.2.3 Karakterisering en prestatietests …………………………………………… .. ……………………… .18
3.2.4 Gegevensverwerking ………………………………………………………………. ………………………………………… ..19
3.3 Resultaten en discussie ……………………………………………… …………………………………………… 19
3.3.1 Het effect van glycerol en sorbitol op het infraroodabsorptiespectrum van hpmc dunne films …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.30
3.3.3 Effecten van glycerol en sorbitol op de mechanische eigenschappen van HPMC dunne films ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.4 Effecten van glycerol en sorbitol op de optische eigenschappen van HPMC -films …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.5 De invloed van glycerol en sorbitol op de oplosbaarheid van het water van HPMC -films ………. 23
3.4 Hoofdstuk Samenvatting ………………………………………………… ………………………………………………………… ..24
Hoofdstuk 4 Effecten van verknopingsmiddelen op HPMC in water oplosbare verpakkingsfilms ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.1 Inleiding ……………………………………………………………………… ………………………………………………. 25
4.2 Experimentele sectie ……………………………………………………… ……………………………………………… 25
4.2.1 Experimentele materialen en instrumenten ……………………………………………… …………… 25
4.2.2 Specimen Voorbereiding ………………………………………………… ………………………………………… ..26
4.2.3 Karakterisering en prestatietests ………………………………………… .. ………… .26
4.2.4 Gegevensverwerking ……………………………………………………………………. ………………………………………… ..26
4.3 Resultaten en discussie …………………………………………………………………… …………………………………… 27
4.3.1 Infraroodabsorptiespectrum van glutaaraldehyde-krullende hpmc dunne films ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.3.2 XRD-patronen van glutaaraldehyde verknoopte hpmc dunne films ………………………… ..27
4.3.3 Het effect van glutaaraldehyde op de oplosbaarheid in water van HPMC -films …………………… ..28
4.3.4 Het effect van glutaaraldehyde op de mechanische eigenschappen van hpmc dunne films ... 29
4.3.5 Het effect van glutaaraldehyde op de optische eigenschappen van HPMC -films …………………… 29
4.4 Hoofdstuk Samenvatting ……………………………………………… ………………………………………… .. 30
Hoofdstuk 5 Natuurlijke antioxidant HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm …………………………… ..31
5.1 Inleiding ……………………………………………………………………… ………………………………………………………… 31
5.2 Experimentele sectie ……………………………………………………… …………………………………………………………… 31
5.2.1 Experimentele materialen en experimentele instrumenten …………………………………………………… 31
5.2.2 Specimen Voorbereiding ………………………………………………… ………………………………………………………… .32
5.2.3 Karakterisering en prestatietests …………………………………………… .. ………………………… 32
5.2.4 Gegevensverwerking ………………………………………………………………. ……………………………………………………… 33
5.3 Resultaten en analyse ……………………………………………… ………………………………………………………… …………… .33
5.3.1 ft-ir analyse ………………………………………………… …………………………………………………………………
5.3.2 XRD -analyse ……………………………………………… ……………………………………………………………………… ..34
5.3.3 Antioxidant -eigenschappen …………………………………………………… ………………………………………………… 34
5.3.4 Wateroplosbaarheid ………………………………………………… …………………………………………………………… …………… .35
5.3.5 Mechanische eigenschappen ……………………………………………… …………………………………………………… ..36
5.3.6 Optische prestaties ……………………………………………………… …………………………………………… 37
5.4 Hoofdstuk Samenvatting ………………………………………………… ………………………………………………………… ……… .37
Hoofdstuk 6 Conclusie ……………………………………………………………………. ……………………………………… ..39
REFERENTIES ……………………………………………… ………………………………………………………… …………………………… 40
Onderzoeksuitgaven tijdens gradenstudies ……………………………………………… …………………………… ..44
Dankbetuigingen ………………………………………………… ………………………………………………………… ……………… .46
Hoofdstuk één inleiding
Als nieuw groen verpakkingsmateriaal, is in water oplosbare verpakkingsfilm veel gebruikt in de verpakking van verschillende producten in het buitenland (zoals de Verenigde Staten, Japan, Frankrijk, enz.) [1]. In water oplosbare film is, zoals de naam al aangeeft, een plastic film die in water kan worden opgelost. Het is gemaakt van in water oplosbare polymeermaterialen die kunnen oplossen in water en worden bereid door een specifiek filmvormend proces. Vanwege de speciale eigenschappen is het zeer geschikt voor mensen om in te pakken. Daarom zijn steeds meer onderzoekers begonnen aandacht te schenken aan de vereisten van milieubescherming en gemak [2].
1.1 in water oplosbare film
Momenteel zijn in water oplosbare films voornamelijk in water oplosbare films met behulp van materialen op basis van aardolie, zoals polyvinylalcohol en polyethyleenoxide als grondstoffen, en in water oplosbare films met natuurlijke stoffen zoals zetmeel en eiwit als grondstoffen.
1.1.1 Polyvinylalcohol (PVA) in water oplosbare film
Momenteel zijn de meest gebruikte in water oplosbare films ter wereld voornamelijk in water oplosbare PVA-films. PVA is een vinylpolymeer dat door bacteriën kan worden gebruikt als koolstofbron en energiebron, en kan worden ontleed onder de werking van bacteriën en enzymen [3]], dat behoort tot een soort biologisch afbreekbaar polymeermateriaal met lage prijs, uitstekende olieweerstand, oplosmiddelresistentie en gasbarrière -eigenschappen [4]. PVA -film heeft goede mechanische eigenschappen, sterk aanpassingsvermogen en goede milieubescherming. Het is veel gebruikt en heeft een hoge mate van commercialisering. Het is verreweg de meest gebruikte en de grootste in water oplosbare verpakkingsfilm op de markt [5]. PVA heeft een goede afbreekbaarheid en kan worden ontleed door micro -organismen om CO2 en H2O in de bodem te genereren [6]. Het grootste deel van het onderzoek naar in water oplosbare films is nu om ze aan te passen en te combineren om betere in water oplosbare films te verkrijgen. Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] bestudeerde de bereiding van een in water oplosbare verpakkingsfilm met PVA als de belangrijkste grondstof, en bepaalde de optimale massaverhouding door orthogonaal experiment: geoxideerd zetmeel (O-ST) 20%, gelatine 5%, Glycerol 16%, natriumdodecylsulfaat (SDS) 4%. Na het drogen van de magnetron van de verkregen film is de in water oplosbare tijd in water bij kamertemperatuur 101s.
Afgaande op de huidige onderzoekssituatie, wordt de PVA -film veel gebruikt, lage kosten en uitstekend in verschillende eigenschappen. Het is momenteel het meest perfecte in water oplosbare verpakkingsmateriaal. Als een materiaal op basis van aardolie is PVA echter een niet-hernieuwbare hulpbron en kan het productieproces van grondstofproductie worden vervuild. Hoewel de Verenigde Staten, Japan en andere landen het als een niet-toxische stof hebben vermeld, staat de veiligheid ervan nog steeds open voor vragen. Zowel inhalatie als inname zijn schadelijk voor het lichaam [8], en het kan geen complete groene chemie worden genoemd.
1.1.2 Polyethyleenoxide (PEO) in water oplosbare film
Polyethyleenoxide, ook bekend als polyethyleenoxide, is een thermoplastisch, in water oplosbaar polymeer dat kan worden gemengd met water in elke verhouding bij kamertemperatuur [9]. De structurele formule van polyethyleenoxide is H-(-OCH2CH2-) N-OH en de relatieve moleculaire massa ervan zal de structuur beïnvloeden. Wanneer het molecuulgewicht zich in het bereik van 200 ~ 20000 bevindt, wordt dit polyethyleenglycol (PEG) genoemd en kan het molecuulgewicht groter worden dan 20.000 polyethyleenoxide (PEO) [10]. PEO is een wit stroombaar korrelig poeder, dat gemakkelijk te verwerken en vorm te krijgen is. PEO -films worden meestal bereid door plastic, stabilisatoren en vulstoffen toe te voegen aan PEO -harsen door thermoplastische verwerking [11].
PEO-film is momenteel een in water oplosbare film met een goede oplosbaarheid in water, en de mechanische eigenschappen zijn ook goed, maar PEO heeft relatief stabiele eigenschappen, relatief moeilijke afbraakomstandigheden en langzaam afbraakproces, die een zekere impact op het milieu heeft, en de meeste van de belangrijkste functies kunnen worden gebruikt. PVA Film Alternative [12]. Bovendien heeft PEO ook een bepaalde toxiciteit, dus het wordt zelden gebruikt in productverpakkingen [13].
1.1.3 in water oplosbare in water oplosbare film
Zetmeel is een natuurlijk hoog moleculair polymeer en de moleculen bevatten een groot aantal hydroxylgroepen, dus er is een sterke interactie tussen zetmeelmoleculen, zodat zetmeel moeilijk te smelten en te verwerken, en de compatibiliteit van zetmeel is slecht, en het is moeilijk om te communiceren met andere polymeren. samen verwerkt [14,15]. De oplosbaarheid in water van zetmeel is slecht en het duurt lang om in koud water te zwellen, dus gemodificeerd zetmeel, dat wil zeggen, in water oplosbaar zetmeel, wordt vaak gebruikt om in water oplosbare films te bereiden. Over het algemeen wordt zetmeel chemisch gemodificeerd door methoden zoals verestering, etherificatie, enten en verknoping om de oorspronkelijke structuur van zetmeel te veranderen, waardoor de wateroplosbaarheid van zetmeel wordt verbeterd [7,16].
Introduceer etherbindingen in zetmeelgroepen door chemische middelen of gebruik sterke oxidanten om de inherente moleculaire structuur van zetmeel te vernietigen om gemodificeerd zetmeel te verkrijgen met betere prestaties [17], en om in water oplosbaar zetmeel te verkrijgen met betere filmvormende eigenschappen. Bij lage temperatuur heeft zetmeelfilm echter extreem slechte mechanische eigenschappen en slechte transparantie, dus in de meeste gevallen moet het worden voorbereid door te mengen met andere materialen zoals PVA, en de werkelijke gebruikswaarde is niet hoog.
1.1.4 Eiwitgebaseerd in water oplosbaar dun
Eiwit is een biologisch actieve natuurlijke macromoleculaire stof in dieren en planten. Omdat de meeste eiwitstoffen bij kamertemperatuur onoplosbaar zijn in water, is het noodzakelijk om de oplosbaarheid van eiwitten in water bij kamertemperatuur op te lossen om in water oplosbare films met eiwitten als materialen te bereiden. Om de oplosbaarheid van eiwitten te verbeteren, moeten ze worden gewijzigd. Gemeenschappelijke chemische modificatiemethoden omvatten defthaleminatie, ftaloamidatie, fosforylering, enz. [18]; Het effect van modificatie is om de weefselstructuur van het eiwit te veranderen, waardoor de oplosbaarheid, gelering, functionaliteiten zoals waterabsorptie en stabiliteit voldoen aan de behoeften van productie en verwerking. Op eiwit gebaseerde in water oplosbare films kunnen worden geproduceerd door het gebruik van landbouw- en nevenproductafval zoals dierlijke harigheid als grondstoffen, of door te specialiseren in de productie van hoogwaardige planten om grondstoffen te verkrijgen, zonder de noodzaak van de petrochemische industrie, en de materialen zijn hernieuwbaar en hebben minder invloed op het milieu [19]. De door water oplosbare films bereid door hetzelfde eiwit als de matrix hebben echter slechte mechanische eigenschappen en lage oplosbaarheid in het water bij lage temperatuur of kamertemperatuur, dus hun toepassingsbereik is smal.
Samenvattend is het van groot belang om een nieuw, hernieuwbaar, in water oplosbaar verpakkingsmateriaal te ontwikkelen met uitstekende prestaties om de tekortkomingen van huidige in water oplosbare films te verbeteren.
Hydroxypropylmethylcellulose (hydroxypropylmethylcellulose, kortweg HPMC) is een natuurlijk polymeermateriaal, niet alleen rijk aan hulpbronnen, maar ook niet-toxisch, onschadelijk, onschadelijk, goedkoop, niet concurreren met mensen voor voedsel, en een overvloedige hernieuwbare hulpbron in de natuur [20]]. Het heeft een goede oplosbaarheid in water en filmvormende eigenschappen en heeft de voorwaarden voor het voorbereiden van in water oplosbare verpakkingsfilms.
1.2 hydroxypropylmethylcellulose
Hydroxypropylmethylcellulose (hydroxypropylmethylcellulose, HPMC voor kort), ook afgekort als hypromellose, wordt verkregen uit natuurlijke cellulose door alkalisatiebehandeling, ethergie -modificatie, neutralisatiereactie en was- en droogprocessen. Een in water oplosbare cellulosederivaat [21]. Hydroxypropylmethylcellulose heeft de volgende kenmerken:
(1) overvloedige en hernieuwbare bronnen. De grondstof van hydroxypropylmethylcellulose is de meest voorkomende natuurlijke cellulose op aarde, die tot organische hernieuwbare hulpbronnen behoort.
(2) Milieuvriendelijk en biologisch afbreekbaar. Hydroxypropylmethylcellulose is niet-toxisch en onschadelijk voor het menselijk lichaam en kan worden gebruikt in de geneeskunde en de voedselindustrie.
(3) breed scala aan gebruik. Als een in water oplosbaar polymeermateriaal, heeft hydroxypropylmethylcellulose een goede oplosbaarheid van water, dispersie, verdikking, waterretentie en filmvormende eigenschappen, en kan veel worden gebruikt in bouwmaterialen, textiel, enz., Voedsel, dagelijkse chemicaliën, coatings en elektronica en andere industriële velden [21].
1.2.1 Structuur van hydroxypropylmethylcellulose
HPMC wordt verkregen uit natuurlijke cellulose na alkalisatie, en een deel van zijn polyhydroxypropylether en methyl worden geëctiveerd met propyleenoxide en methylchloride. De algemene gecommercialiseerde HPMC -methylsubstitutiegraad varieert van 1,0 tot 2,0 en de gemiddelde substitutiegraad van het hydroxypropyl varieert van 0,1 tot 1,0. De moleculaire formule wordt getoond in figuur 1.1 [22]
Vanwege de sterke waterstofbinding tussen natuurlijke cellulose -macromoleculen is het moeilijk om op te lossen in water. De oplosbaarheid van etherifieerde cellulose in water is aanzienlijk verbeterd omdat ethergroepen worden geïntroduceerd in geïntherifieerde cellulose, die de waterstofbruggen tussen cellulosemoleculen vernietigt en de oplosbaarheid in water verhoogt [23]]. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is een typische hydroxyalkyl alkyl alkyl gemengde ether [21], de structurele eenheid d-glucopyranose residu bevat methoxy (-Och3), hydroxypropoxy (-Och2 ch3) n oh) en niet-geavanceerde hydrox groepen, de prestaties van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegewerkingen van cellulosegroblemen, de uitvoering van cellulosegewerkingen. De coördinatie en bijdrage van elke groep. -[OCH2CH (CH3)] N OH De hydroxylgroep aan het einde van de N OH -groep is een actieve groep, die verder kan worden gealkyleerd en gehydroxyalkyleerd, en de vertakte ketting is langer, die een bepaald intern plastic -effect heeft op de macromoleculaire keten; -OCH3 is een eindcappinggroep, de reactieplaats zal worden geïnactiveerd na substitutie en behoort tot een korte gestructureerde hydrofobe groep [21]. De hydroxylgroepen op de nieuw toegevoegde takketen en de hydroxylgroepen die op de glucoseresten blijven, kunnen worden gemodificeerd door de bovenstaande groepen, wat resulteert in extreem complexe structuren en instelbare eigenschappen binnen een bepaald energiebereik [24].
1.2.2 oplosbaarheid van water van hydroxypropylmethylcellulose
Hydroxypropylmethylcellulose heeft veel uitstekende eigenschappen vanwege de unieke structuur, de meest opvallende daarvan is de oplosbaarheid in water. Het zwelt op in een colloïdale oplossing in koud water en de oplossing heeft bepaalde oppervlakteactiviteit, hoge transparantie en stabiele prestaties [21]. Hydroxypropylmethylcellulose is eigenlijk een cellulose-ether verkregen nadat methylcellulose is gemodificeerd door propyleenoxide-etherificatie, dus het heeft nog steeds de kenmerken van de oplosbaarheid van koudwater en de onoplosbaarheid van het warmwater vergelijkbaar met methylcellulose [21] en de wateroplosbaarheid in water was verbeterd. Methylcellulose moet 20 tot 40 minuten op 0 tot 5 ° C worden geplaatst om een productoplossing te verkrijgen met goede transparantie en stabiele viscositeit [25]. De oplossing van hydroxypropylmethylcelluloseproduct hoeft slechts 20-25 ° C te zijn om een goede stabiliteit en goede transparantie te bereiken [25]. De verpulverde hydroxypropylmethylcellulose (korrelige vorm van 0,2-0,5 mm) kan bijvoorbeeld gemakkelijk worden opgelost in water bij kamertemperatuur zonder te koelen wanneer de viscositeit van 4% waterige oplossing 2000 centipoise bereikt bij 20 ° C.
1.2.3 Filmvormende eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose
Hydroxypropylmethylcellulose-oplossing heeft uitstekende filmvormende eigenschappen, die goede voorwaarden kunnen bieden voor de coating van farmaceutische preparaten. De door IT gevormde coatingfilm is kleurloos, geurloos, stoer en transparant [21].
Yan Yanzhong [26] gebruikte een orthogonale test om de filmvormende eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose te onderzoeken. Screening werd uitgevoerd op drie niveaus met verschillende concentraties en verschillende oplosmiddelen als factoren. De resultaten toonden aan dat het toevoegen van 10% hydroxypropylmethylcellulose aan 50% ethanoloplossing de beste filmvormende eigenschappen had en kon worden gebruikt als een filmvormend materiaal voor medicijnfilms met een aanhoudende afgifte.
1.1 Plasticisatie Modificatie van hydroxypropylmethylcellulosefilm
Als een natuurlijke hernieuwbare hulpbron heeft de film die wordt bereid uit cellulose als grondstof een goede stabiliteit en verwerkbaarheid, en is biologisch afbreekbaar nadat hij is weggegooid, wat onschadelijk is voor de omgeving. Ongepaalbare cellulosefilms hebben echter een slechte taaiheid en cellulose kan worden geplasticeerd en gemodificeerd.
[27] gebruikte triethylcitraat en acetyltetrabutylcitraat om celluloseacetaatpropionaat te plasticiseren en te modificeren. De resultaten toonden aan dat de verlenging bij de breuk van de celluloseacetaatpropionaatfilm met 36% en 50% was verhoogd toen de massafractie van triethylcitraat en acetyltetrabutylcitraat 10% was.
Luo Qiushui et al [28] bestudeerden de effecten van glycerol, stearinezuur en glucose op de mechanische eigenschappen van methylcellulosemembranen. De resultaten toonden aan dat de verlengingssnelheid van methylcellulosemembraan beter was wanneer het glycerolgehalte 1,5%was en de verlengingsverhouding van methylcellulosemembraan beter was wanneer het toevoegingsgehalte van glucose en stearinezuur 0,5%was.
Glycerol is een kleurloze, zoete, heldere, viskeuze vloeistof met een warme zoete smaak, algemeen bekend als glycerine. Geschikt voor analyse van waterige oplossingen, verzachters, weekmakers, enz. Het kan in elke verhouding met water worden opgelost en de low-concentratie glyceroloplossing kan worden gebruikt als smeerolie om de huid te hydrateren. Sorbitol, wit hygroscopisch poeder of kristallijn poeder, vlokken of korrels, geurloos. Het heeft de functies van vochtabsorptie en waterbehoud. Een beetje toevoegen aan de productie van kauwgom en snoep kan het voedsel zacht houden, de organisatie verbeteren en de verharding verminderen en de rol van zand spelen. Glycerol en sorbitol zijn beide in water oplosbare stoffen, die kunnen worden gemengd met in water oplosbare cellulose-ethers [23]. Ze kunnen worden gebruikt als weekmakers voor cellulose. Na het toevoegen kunnen ze de flexibiliteit en verlenging verbeteren bij de breuk van cellulosefilms. [29]. Over het algemeen is de concentratie van de oplossing 2-5% en is de hoeveelheid weekmaker 10-20% van de cellulose-ether. Als het gehalte aan weekmaker te hoog is, zal het krimpfenomeen van colloïde uitdroging optreden bij hoge temperatuur [30].
1.2 Crosslinking Modificatie van hydroxypropylmethylcellulosefilm
De in water oplosbare film heeft een goede oplosbaarheid in water, maar er wordt niet verwacht dat deze snel oplost wanneer ze in sommige gelegenheden worden gebruikt, zoals zakken met zaadverpakkingen. De zaden zijn verpakt met een in water oplosbare film, die de overlevingskans van de zaden kan verhogen. Op dit moment, om de zaden te beschermen, wordt niet verwacht dat de film snel zal oplossen, maar de film moet eerst een bepaald waterbehoudende effect op de zaden spelen. Daarom is het noodzakelijk om de in water oplosbare tijd van de film te verlengen. [21].
De reden waarom hydroxypropylmethylcellulose een goede oplosbaarheid in water heeft, is dat er een groot aantal hydroxylgroepen in zijn moleculaire structuur is, en deze hydroxylgroepen kunnen cross-linking-reactie ondergaan met aldehyden om hydroxypropylmethylcellulosemethylcellulosemethylecules te maken. waardoor de oplosbaarheid van de water van de hydroxypropylmethylcellulosefilm wordt verminderd, en de verknopingsreactie tussen hydroxylgroepen en aldehyden zal veel chemische bindingen genereren, die ook de mechanische eigenschappen van de film ook kunnen verbeteren. De aldehyden verknoopt met hydroxypropylmethylcellulose omvatten glutaaraldehyde, glyoxal, formaldehyde, enz. Onder hen heeft glutaaraldehyde twee aldehyde groepen, en de verknopingsreactie is snel, en glutaraldehyde wordt een veelgebruikte disinfectief. Het is relatief veilig, dus glutaaraldehyde wordt over het algemeen gebruikt als het verknopingsmiddel voor ethers. De hoeveelheid van dit type verknopingsmiddel in de oplossing is in het algemeen 7 tot 10% van het gewicht van de ether. De behandelingstemperatuur is ongeveer 0 tot 30 ° C en de tijd is 1 ~ 120 minuten [31]. De verknopingsreactie moet worden uitgevoerd onder zure omstandigheden. Eerst wordt een anorganisch sterk zuur of organisch carbonzuur aan de oplossing toegevoegd om de pH van de oplossing aan te passen aan ongeveer 4-6, en vervolgens worden aldehyden toegevoegd om de verknopingsreactie uit te voeren [32]. Gebruikte zuren omvatten HCL, H2SO4, azijnzuur, citroenzuur en dergelijke. Het zuur en de aldehyde kunnen ook tegelijkertijd worden toegevoegd om de oplossing de verknopingsreactie in het gewenste pH-bereik uit te voeren [33].
1.3 Antioxidatieve eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulosefilms
Hydroxypropylmethylcellulose is rijk aan middelen, gemakkelijk te vormen films en heeft een goed frisse werkeffect. Als voedselconserveermiddel heeft het een groot ontwikkelingspotentieel [34-36].
Zhuang Rongyu [37] gebruikte hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) eetbare film, bekleedde het op tomaat en bewaarde het vervolgens 18 dagen bij 20 ° C om het effect op tomatenbedrijf en kleur te bestuderen. De resultaten laten zien dat de hardheid van tomaat met HPMC -coating hoger is dan die zonder coating. Er werd ook bewezen dat HPMC -eetbare film de kleurverandering van tomaten van roze naar rood kon vertragen wanneer ze worden opgeslagen op 20 ℃.
[38] bestudeerde de effecten van hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) coatingbehandeling op de kwaliteit, anthocyaninesynthese en antioxiderende activiteit van "Wuzhong" Bayberry -fruit tijdens koude opslag. De resultaten toonden aan dat de anti-oxidatieprestaties van Bayberry behandeld met HPMC-film werden verbeterd en de vervalsnelheid tijdens de opslag was verlaagd en het effect van 5% hPMC-film was de beste.
Wang Kaikai et al. [39] gebruikte "Wuzhong" Bayberry-fruit als testmateriaal om het effect van riboflavine-gecomplexeerde hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) coating op de kwaliteit en antioxiderende eigenschappen van postharvest Bayberry Fruit tijdens opslag bij 1 ℃ te bestuderen. Effect van activiteit. De resultaten toonden aan dat de riboflavine-composiet HPMC-gecoate bayberry-fruit effectiever was dan de enkele riboflavine- of HPMC-coating, waardoor de vervalsnelheid van Bayberry-fruit tijdens de opslag effectief werd verminderd, waardoor de opslagperiode van de fruit werd verlengd.
In de afgelopen jaren hebben mensen hogere en hogere vereisten voor voedselveiligheid. Onderzoekers in binnen- en buitenland hebben hun onderzoeksfocus geleidelijk verschoven van voedseladditieven naar verpakkingsmaterialen. Door antioxidanten toe te voegen of te spuiten aan verpakkingsmaterialen, kunnen ze voedseloxidatie verminderen. Het effect van vervalpercentage [40]. Natuurlijke antioxidanten hebben zich veel zorgen gemaakt vanwege hun hoge veiligheid en goede gezondheidseffecten op het menselijk lichaam [40,41].
Antioxidant van bamboebladeren (kortweg AOB) is een natuurlijke antioxidant met unieke natuurlijke bamboe -geur en goede oplosbaarheid in water. Het is vermeld in de nationale standaard GB2760 en is goedgekeurd door het ministerie van Volksgezondheid als antioxidant voor natuurlijk voedsel. Het kan ook worden gebruikt als voedseladditief voor vleesproducten, waterproducten en gepofte voedsel [42].
Sun Lina etc. [42] beoordeelde de belangrijkste componenten en eigenschappen van bamboeblad -antioxidanten en introduceerde de toepassing van bamboeblad -antioxidanten in voedsel. Door 0,03% AOB toe te voegen aan nieuwe mayonaise, is het antioxidanteffect op dit moment het meest voor de hand liggend. Vergeleken met dezelfde hoeveelheid thee -polyfenol -antioxidanten, is het antioxidanteffect duidelijk beter dan dat van theepolyfenolen; De antioxiderende eigenschappen en opslagstabiliteit van bier toevoegen van 150% aan bier bij Mg/L, zijn aanzienlijk verhoogd en het bier heeft een goede compatibiliteit met de wijnlichaam. Terwijl het de oorspronkelijke kwaliteit van het wijnlichaam garandeert, verhoogt het ook de aroma en de zachte smaak van bamboebladeren [43].
Samenvattend heeft hydroxypropylmethylcellulose goede filmvormende eigenschappen en uitstekende prestaties. Het is ook een groen en afbreekbaar materiaal, dat kan worden gebruikt als een verpakkingsfilm op het gebied van verpakking [44-48]. Glycerol en sorbitol zijn beide in water oplosbare weekmakers. Het toevoegen van glycerol of sorbitol aan de celluloseformerende oplossing kan de taaiheid van de hydroxypropylmethylcellulosefilm verbeteren, waardoor de rek bij de breuk van de film verhoogt [49-51]. Glutaaraldehyde is een veelgebruikte ontsmettingsmiddel. In vergelijking met andere aldehyden is het relatief veilig en heeft het een dialdehyde-groep in het molecuul, en de verknopingssnelheid is relatief snel. Het kan worden gebruikt als een verknopingsmodificatie van hydroxypropylmethylcellulosefilm. Het kan de oplosbaarheid in water van de film aanpassen, zodat de film meer gelegenheden kan worden gebruikt [52-55]. Het toevoegen van bamboe blad antioxidanten aan hydroxypropylmethylcellulosefilm om de antioxiderende eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulosefilm te verbeteren en de toepassing ervan in voedselverpakkingen uit te breiden.
1.4 Voorstel van het onderwerp
Uit de huidige onderzoekssituatie zijn in water oplosbare films voornamelijk samengesteld uit PVA-films, PEO-films, op zetmeel gebaseerde en eiwitgebaseerde in water oplosbare films. Als een op aardolie gebaseerd materiaal, zijn PVA en PEO niet-hernieuwbare bronnen en kan het productieproces van hun grondstoffen vervuild worden. Hoewel de Verenigde Staten, Japan en andere landen het als een niet-toxische stof hebben vermeld, staat de veiligheid ervan nog steeds open voor vragen. Zowel inhalatie als inname zijn schadelijk voor het lichaam [8], en het kan geen complete groene chemie worden genoemd. Het productieproces van in water oplosbare in water oplosbare materialen gebaseerde materialen is in principe onschadelijk en het product is veilig, maar ze hebben de nadelen van harde filmvorming, lage verlenging en eenvoudige breuk. Daarom moeten ze in de meeste gevallen worden voorbereid door te mengen met andere materialen zoals PVA. De gebruikswaarde is niet hoog. Daarom is het van groot belang om een nieuw, hernieuwbaar, in water oplosbaar verpakkingsmateriaal te ontwikkelen met uitstekende prestaties om de defecten van de huidige in water oplosbare film te verbeteren.
Hydroxypropylmethylcellulose is een natuurlijk polymeermateriaal, dat niet alleen rijk is aan hulpbronnen, maar ook hernieuwbaar is. Het heeft een goede oplosbaarheid in water en filmvormende eigenschappen en heeft de voorwaarden voor het voorbereiden van in water oplosbare verpakkingsfilms. Daarom is dit artikel bedoeld om een nieuw type in water oplosbare verpakkingsfilm met hydroxypropylmethylcellulose als grondstof te bereiden, en de voorbereidingstoestand en verhouding systematisch te optimaliseren en geschikte weekmakers (glycerol en sorbitol) toe te voegen. ), verknopingsmiddel (glutaaraldehyde), antioxidant (bamboeblad antioxidant) en hun eigenschappen verbeteren, om hydroxypropylgroep te bereiden met betere uitgebreide eigenschappen zoals mechanische eigenschappen, optische eigenschappen, optische eigenschappen, wateroplossing en antioxidant-eigenschappen. Methylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm is van groot belang voor de toepassing ervan als een in water oplosbaar verpakkingsfilmmateriaal.
1.5 Onderzoeksinhoud
De onderzoeksinhoud is als volgt:
1) De in water oplosbare verpakkingsfilm van in water oplosbare verpakkingsfilm werd opgesteld door de methode voor het casting van oplossingen en de eigenschappen van de film werden geanalyseerd om de invloed van de concentratie van HPMC-filmvormende vloeistof en de filmvormende temperatuur op de prestaties van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm te bestuderen.
2) om de effecten van glycerol en sorbitol-weekmakers op de mechanische eigenschappen, wateroplosbaarheid en optische eigenschappen van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilms te bestuderen.
3) Het effect van glutaaraldehyde verknopingsmiddel op de oplosbaarheid van water, mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilms bestuderen.
4) Bereiding van AOB/HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm. De oxidatieweerstand, oplosbaarheid in water, mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van AOB/HPMC dunne films werden bestudeerd.
Hoofdstuk 2 Bereiding en eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm
2.1 Inleiding
Hydroxypropylmethylcellulose is een natuurlijke cellulosedederivaat. Het is niet-toxisch, niet-vervuilende, hernieuwbare, chemisch stabiel en heeft goede oplosbaarheid in water en filmvormende eigenschappen. Het is een potentieel in water oplosbaar verpakkingsfilmmateriaal.
Dit hoofdstuk zal hydroxypropylmethylcellulose als grondstof gebruiken om hydroxypropylmethylcellulose-oplossing te bereiden met een massafractie van 2% tot 6%, bereid in water oplosbare verpakkingsfilm door oplossing gietmethode en bestudeer de filmvormende vloeibare vloeistofeffecten van concentratie en film-vorming temperatuur op film mechanisch, optisch, optisch en water-oplosbaarheidseigenschappen. De kristallijne eigenschappen van de film werden gekenmerkt door röntgendiffractie en de treksterkte, verlenging bij pauze, lichtdunitie en nevel van de hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm werden geanalyseerd door trekstest, optische test- en water-oplosbaarheidstest en wateroplossing.
2.2 Experimentele afdeling
2.2.1 Experimentele materialen en instrumenten
2.2.2 Voorbereiding
1) Weeg: weeg een bepaalde hoeveelheid hydroxypropylmethylcellulose met een elektronische balans.
2) Oplossing: voeg de gewogen hydroxypropylmethylcellulose toe aan het bereide gedeïoniseerde water, roer bij normale temperatuur en druk tot het volledig is opgelost en laat het vervolgens gedurende een bepaalde periode (defoaming) staan om een bepaalde samenstellingsconcentratie te verkrijgen. membraanvloeistof. Geformuleerd op 2%, 3%, 4%, 5%en 6%.
3) Filmvorming: ① Bereiding van films met verschillende filmvormende concentraties: HPMC-filmvormende oplossingen injecteren van verschillende concentraties in glazen petrischalen om films te werpen, en plaats ze in een explosie drogen oven bij 40 ~ 50 ° C om te drogen en films te vormen. Een hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm met een dikte van 25-50 μm wordt bereid, en de film wordt afgezet en in een droogdoos geplaatst voor gebruik. ②bereiding van dunne films bij verschillende filmvormende temperaturen (temperaturen tijdens het drogen en filmvorming): injecteer de filmvormende oplossing met een concentratie van 5% hPMC in een glazen petrischaal en castfilms bij verschillende temperaturen (30 ~ 70 ° C) De film werd gedroogd in een gedwongen luchtdrogendoven. De hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm met een dikte van ongeveer 45 urn werd bereid, en de film werd afgezet en in een droogdoos geplaatst voor gebruik. De voorbereide hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm wordt kortweg HPMC-film genoemd.
2.2.3 Karakterisering en prestatiemeting
2.2.3.1 Wijdhoekige röntgendiffractie (XRD) analyse
Wijdhoek röntgendiffractie (XRD) analyseert de kristallijne toestand van een stof op moleculair niveau. De röntgendiffractometer van ARL/Xtra-type geproduceerd door Thermo ARL Company in Zwitserland werd gebruikt voor de bepaling. Meetomstandigheden: de röntgenbron was een in de nikkel gefilterde Cu-Kα-lijn (40KV, 40MA). De scanhoek is van 0 ° tot 80 ° (2θ). Scansnelheid 6 °/min.
2.2.3.2 Mechanische eigenschappen
De treksterkte en verlenging bij de breuk van de film worden gebruikt als de criteria voor het beoordelen van de mechanische eigenschappen, en de treksterkte (treksterkte) verwijst naar de stress wanneer de film de maximale uniforme plastic vervorming produceert en de eenheid is MPA. Verlenging bij pauze (breken verlenging) verwijst naar de verhouding van de verlenging wanneer de film tot de oorspronkelijke lengte wordt gebroken, uitgedrukt in %. Met behulp van het inston (5943) type miniatuur elektronische universele trekstestmachine van inston (Shanghai) testapparatuur, volgens de GB13022-92-testmethode voor trekeigenschappen van plastic films, test bij 25 ° C, 50%RV-omstandigheden, select monsters met een uniforme dikte en schone oppervlak zonder onzuiverheden worden getest.
2.2.3.3 Optische eigenschappen
Optische eigenschappen zijn een belangrijke indicator voor de transparantie van verpakkingsfilms, voornamelijk inclusief de transmissie en waas van de film. De transmissie en waas van de films werden gemeten met behulp van een transmissie -waas tester. Kies een testmonster met een schoon oppervlak en geen kreuken, plaats het voorzichtig op de teststandaard, repareer het met een zuignap en meet de lichtverzending en nevel van de film bij kamertemperatuur (25 ° C en 50%RV). Het monster wordt 3 keer getest en de gemiddelde waarde wordt genomen.
2.2.3.4 Wateroplosbaarheid
Snijd een film van 30 mm x 30 mm met een dikte van ongeveer 45 urn, voeg 100 ml water toe aan een beker van 200 ml, plaats de film in het midden van het stillwateroppervlak en meet de tijd voor de film om volledig te verdwijnen [56]. Elk monster werd 3 keer gemeten en de gemiddelde waarde werd genomen en de eenheid was min.
2.2.4 Gegevensverwerking
De experimentele gegevens werden verwerkt door Excel en uitgezet door software van Origin.
2.3 Resultaten en discussie
2.3.1.1 XRD-patronen van HPMC dunne films onder verschillende concentraties van de filmvormende oplossingen
Fig.2.1 XRD van HPMC -films onder verschillende inhoud van HP
Wijdhoekige röntgendiffractie is de analyse van de kristallijne toestand van stoffen op moleculair niveau. Figuur 2.1 is het XRD-diffractiepatroon van hpmc dunne films onder verschillende filmvormende oplossingsconcentraties. Er zijn twee diffractiepieken [57-59] (nabij 9,5 ° en 20,4 °) in de HPMC-film in de figuur. Uit de figuur kan worden gezien dat met de toename van de HPMC -concentratie de diffractiepieken van de HPMC -film rond 9,5 ° en 20,4 ° eerst worden verbeterd. en vervolgens verzwakt, nam de mate van moleculaire opstelling (geordende opstelling) eerst toe en nam vervolgens af. Wanneer de concentratie 5%is, is de geordende rangschikking van HPMC -moleculen optimaal. De reden voor het bovenstaande fenomeen kan zijn dat met de toename van de HPMC-concentratie het aantal kristalkernen in de filmvormende oplossing toeneemt, waardoor de HPM-moleculaire opstelling regelmatiger wordt. Wanneer de HPMC -concentratie groter is dan 5%, verzwakt de XRD -diffractiepiek van de film. Vanuit het oogpunt van de opstelling van de moleculaire keten, wanneer de HPMC-concentratie te groot is, is de viscositeit van de filmvormende oplossing te hoog, waardoor het voor de moleculaire ketens moeilijk is om te bewegen en kan niet in de tijd worden gerangschikt, waardoor de mate van het bestellen van de HPMC-films afnam.
2.3.1.2 Mechanische eigenschappen van dunne HPMC-films onder verschillende concentraties van filmvormende oplossingen.
De treksterkte en verlenging bij de breuk van de film worden gebruikt als de criteria voor het beoordelen van de mechanische eigenschappen, en de treksterkte verwijst naar de stress wanneer de film de maximale uniforme plastic vervorming produceert. De verlenging bij de pauze is de verhouding van de verplaatsing tot de oorspronkelijke lengte van de film bij Break. De meting van de mechanische eigenschappen van de film kan de toepassing ervan op sommige gebieden beoordelen.
Fig.2.2 Het effect van verschillende inhoud van HPMC op mechanische eigenschappen van HPMC -films
Uit Fig. 2.2, de veranderende trend van treksterkte en verlenging bij de breuk van HPMC-film onder verschillende concentraties van filmvormende oplossing, is te zien dat de treksterkte en verlenging bij de breuk van HPMC-film eerst toegenomen met de toename van de concentratie van HPMC-filmvormende oplossing. Wanneer de oplossingsconcentratie 5%is, zijn de mechanische eigenschappen van HPMC -films beter. Dit komt omdat wanneer de filmvormende vloeistofconcentratie laag is, de viscositeit van de oplossing laag is, de interactie tussen moleculaire ketens relatief zwak is en de moleculen niet op een ordelijke manier kunnen worden gerangschikt, dus het kristallisatievermogen van de film is laag en de mechanische eigenschappen zijn slecht; Wanneer de filmvormende vloeistofconcentratie 5 %is, bereiken de mechanische eigenschappen de optimale waarde; Naarmate de concentratie van de filmvormende vloeistof blijft toenemen, wordt het gieten en de diffusie van de oplossing moeilijker, wat resulteert in een ongelijke dikte van de verkregen HPMC-film en meer oppervlaktedefecten [60], wat resulteert in een afname van de mechanische eigenschappen van HPMC-films. Daarom is de concentratie van 5% HPMC-filmvormende oplossing het meest geschikt. De uitvoering van de verkregen film is ook beter.
2.3.1.3 Optische eigenschappen van HPMC dunne films onder verschillende concentraties voor het vormen van filmvormende oplossingen
In verpakkingsfilms zijn lichte transmissie en waas belangrijke parameters die de transparantie van de film aangeven. Figuur 2.3 toont de veranderende trends van transmissie en waas van HPMC-films onder verschillende filmvormende vloeibare concentraties. Uit de figuur blijkt te zijn dat met de toename van de concentratie van de HPMC-filmvormende oplossing de transmissie van de HPMC-film geleidelijk afnam en de waas aanzienlijk toenam met de toename van de concentratie van de filmvormende oplossing.
Fig.2.3 Het effect van verschillende inhoud van HPMC op optische eigenschappen van HPMC -films
Er zijn twee belangrijke redenen: ten eerste, vanuit het perspectief van de getalconcentratie van de gedispergeerde fase, wanneer de concentratie laag is, heeft de getalconcentratie een dominant effect op de optische eigenschappen van het materiaal [61]. Daarom worden de dichtheden van de film de toename van de concentratie van de concentratie van de HPMC-filmvormende oplossing verminderd. De lichttransmissie nam aanzienlijk af en de waas nam aanzienlijk toe. Ten tweede kan het uit de analyse van het filmproces zijn omdat de film is gemaakt met de methode voor het casting van de oplossing. De toename van de moeilijkheid van verlenging leidt tot de afname van de gladheid van het filmoppervlak en de afname van de optische eigenschappen van de HPMC -film.
2.3.1.4 Wateroplosbaarheid van water van HPMC dunne films onder verschillende filmvormende vloeistofconcentraties
De oplosbaarheid in water van in water oplosbare films is gerelateerd aan hun filmvormende concentratie. Knip 30 mm × 30 mm films gemaakt met verschillende concentraties voor het vormen van films en markeer de film met "+" om de tijd te meten voor de film om volledig te verdwijnen. Als de film zich wikkelt of vasthoudt aan de muren van de beker, moet u opnieuw testen. Figuur 2.4 is het trenddiagram van de oplosbaarheid in water van HPMC-films onder verschillende filmvormende vloeistofconcentraties. Uit de figuur blijkt te zijn dat met de toename van de filmvormende vloeistofconcentratie, de in water oplosbare tijd van HPMC-films langer wordt, wat aangeeft dat de oplosbaarheid in water van HPMC-films afneemt. Er wordt gespeculeerd dat de reden kan zijn dat met de toename van de concentratie van de HPMC-filmvormende oplossing, de viscositeit van de oplossing toeneemt en de intermoleculaire kracht versterkt na gelatie, wat resulteert in de verzwakking van de diffusiviteit van de HPMC-film in water en de afname van de wateroplosbaarheid.
Fig.2.4 Het effect van verschillende gehalte aan HPMC op de oplosbaarheid van de water van HPMC -films
2.3.2 Effect van de temperatuur van de filmvorming op HPMC dunne films
2.3.2.1 XRD -patronen van hpmc dunne films bij verschillende filmsvormingstemperaturen
Fig.2.5 XRD van HPMC -films onder verschillende filmsvormingstemperatuur
Figuur 2.5 toont de XRD -patronen van hpmc dunne films bij verschillende filmsvormingstemperaturen. Twee diffractiepieken bij 9,5 ° en 20,4 ° werden geanalyseerd voor de HPMC -film. Vanuit het perspectief van de intensiteit van de diffractiepieken, met de toename van de filmvormende temperatuur, nam de diffractiepieken op de twee plaatsen eerst toe en verzwakte vervolgens, en het kristallisatievermogen nam eerst toe en nam vervolgens af. Wanneer de filmvormende temperatuur 50 ° C was, is de geordende opstelling van HPMC-moleculen vanuit het perspectief van het effect van temperatuur op homogene nucleatie, wanneer de temperatuur laag is, is de viscositeit van de oplossing hoog, de groeisnelheid van kristalkernen is klein en kristallisatie is moeilijk; Naarmate de filmvormende temperatuur geleidelijk toeneemt, neemt de snelheid van nucleatie toe, wordt de beweging van de moleculaire keten versneld, de moleculaire keten is gemakkelijk op een ordelijke manier rond de kristalkern gerangschikt en het is gemakkelijker om kristallisatie te vormen, dus de kristallisatie zal de maximale waarde bij een bepaalde temperatuur bereiken; Als de filmvormende temperatuur te hoog is, is de moleculaire beweging te gewelddadig, is de vorming van de kristalkern moeilijk en is de vorming van de nucleaire efficiëntie laag en is het moeilijk om kristallen te vormen [62,63]. Daarom neemt de kristalliniteit van HPMC -films eerst toe en neemt vervolgens af met de toename van de temperatuur van het filmvorming.
2.3.2.2 Mechanische eigenschappen van hpmc dunne films bij verschillende filmsvormingstemperaturen
De verandering van de filmvorming van de film zal een zekere mate van invloed hebben op de mechanische eigenschappen van de film. Figuur 2.6 toont de veranderende trend van treksterkte en verlenging bij de pauze van HPMC -films bij verschillende filmsvormingstemperaturen. Tegelijkertijd vertoonde het een trend van het eerst toenemen en vervolgens afnemen. Toen de temperatuur van de film vormde 50 ° C, bereikte de treksterkte en verlenging bij de pauze van de HPMC -film de maximale waarden, die respectievelijk 116 MPa en 32%waren.
Fig.2.6 Het effect van het vormen van films op het vormt van films op mechanische eigenschappen van HPMC -films
Vanuit het perspectief van moleculaire opstelling, hoe groter de ordelijke rangschikking van moleculen, hoe beter de treksterkte [64]. Uit Fig. 2.5 XRD -patronen van HPMC -films bij verschillende filmvormingstemperaturen, is te zien dat met de toename van de temperatuur van de filmvorming, de geordende opstelling van HPMC -moleculen eerst toeneemt en vervolgens afneemt. Wanneer de temperatuur van de filmvorming 50 ° C is, is de graad van geordende opstelling de grootste, dus de treksterkte van HPMC -films neemt eerst toe en neemt vervolgens af met de toename van de film die temperatuur vormt, en de maximale waarde verschijnt bij de film die temperatuur van 50 ℃ vormt. De verlenging bij de pauze toont een trend om eerst te stijgen en vervolgens af te nemen. De reden kan zijn dat met de toename van de temperatuur de ordelijke rangschikking van moleculen eerst toeneemt en vervolgens afneemt, en de kristallijne structuur gevormd in de polymeermatrix wordt verspreid in de niet -gecristalliseerde polymeermatrix. In de matrix wordt een fysieke verknoopte structuur gevormd, die een bepaalde rol speelt bij de harden [65], waardoor de verlenging tijdens de pauze van de HPMC-film een piek lijkt te verschijnen bij de filmvormingstemperatuur van 50 ° C.
2.3.2.3 Optische eigenschappen van HPMC -films bij verschillende filmsvormingstemperaturen
Figuur 2.7 is de veranderingscurve van de optische eigenschappen van HPMC -films bij verschillende filmsvormingstemperaturen. Uit de figuur blijkt te worden dat met de toename van de temperatuur van het filmsvorming van de filmstemperatuur de transmissie van HPMC -film geleidelijk toeneemt, de waas geleidelijk afneemt en de optische eigenschappen van HPMC -film geleidelijk beter worden.
Fig.2.7 Het effect van het vormen van films die temperatuur vormt op optische eigenschappen van HPMC
Volgens de invloed van temperatuur- en watermoleculen op de film [66], wanneer de temperatuur laag is, bestaan er watermoleculen in HPMC in de vorm van gebonden water, maar dit gebonden water zal geleidelijk vluchten en HPMC bevindt zich in een glazen toestand. De vervluchtiging van de film vormt gaten in HPMC, en vervolgens wordt verstrooiing gevormd aan de gaten na lichtbestraling [67], dus de lichte transmissie van de film is laag en de nevel is hoog; Naarmate de temperatuur toeneemt, beginnen de moleculaire segmenten van HPMC te bewegen, de gaten gevormd na de vervluchtiging van water worden gevuld, de gaten nemen geleidelijk af, de mate van lichtverstrooiing bij de gaten neemt af en de transmissie neemt toe [68], dus de lichte overdracht van de film neemt toe en de waze neemt af.
2.3.2.4 Wateroplosbaarheid van water van HPMC -films bij verschillende filmsvormingstemperaturen
Figuur 2.8 toont de oplosbaarheidscurven van de water van HPMC -films bij verschillende filmsvormingstemperaturen. Uit de figuur blijkt dat de oplosbaarheidstijd van de water van HPMC toeneemt met de toename van de temperatuur van het filmvorming, dat wil zeggen dat de oplosbaarheid in water van HPMC -films erger wordt. Met de toename van de filmvormende temperatuur, worden de verdampingssnelheid van watermoleculen en de gelatiesnelheid versneld, de beweging van moleculaire ketens wordt versneld, de moleculaire afstand wordt verminderd en de moleculaire opstelling op het oppervlak van de film is dichter, wat het moeilijk maakt voor watermolecules om te komen tussen HPMC-molecules. Wateroplosbaarheid wordt ook verminderd.
Fig.2.8 Het effect van het vormen van films op het vorm van films op de oplosbaarheid in water van HPMC -film
2.4 Samenvatting van dit hoofdstuk
In dit hoofdstuk werd hydroxypropylmethylcellulose gebruikt als grondstof om HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm te bereiden door de methode voor het casting van oplossingen. De kristalliniteit van de HPMC -film werd geanalyseerd door XRD -diffractie; De mechanische eigenschappen van de in water in water oplosbare verpakkingsfilm werden getest en geanalyseerd door een micro-elektronische universele trekstestmachine, en de optische eigenschappen van de HPMC-film werden geanalyseerd door een lichttransmissie-tester. De oplossingstijd in water (oplosbaarheidstijd van water) wordt gebruikt om de oplosbaarheid in water te analyseren. De volgende conclusies zijn getrokken uit het bovenstaande onderzoek:
1) De mechanische eigenschappen van HPMC-films namen eerst toe en namen vervolgens af met de toename van de concentratie van de filmvormende oplossing, en nam eerst toe en nam vervolgens af met de toename van de filmvormende temperatuur. Wanneer de concentratie van de HPMC-filmvormende oplossing 5% was en de filmvormende temperatuur 50 ° C was, zijn de mechanische eigenschappen van de film goed. Op dit moment is de treksterkte ongeveer 116 MPa en de rek bij pauze is ongeveer 31%;
2) de optische eigenschappen van HPMC-films nemen af met de toename van de concentratie van de filmvormende oplossing en nemen geleidelijk toe met de toename van de filmvormende temperatuur; Overweeg volledig dat de concentratie van de filmvormende oplossing niet meer dan 5%mag overschrijden, en de filmvormende temperatuur mag niet groter zijn dan 50 ° C
3) De oplosbaarheid in water van HPMC-films vertoonde een neerwaartse trend met de toename van de concentratie van de filmvormende oplossing en de toename van de filmvormende temperatuur. Toen de concentratie van 5% HPMC-filmvormende oplossing en de filmvormende temperatuur van 50 ° C werden gebruikt, was de waterafstormingstijd van de film 55 minuten.
Hoofdstuk 3 Effecten van weekmakers op HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilms
3.1 Inleiding
Als een nieuw type natuurlijk polymeermateriaal heeft HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm een goed ontwikkelingsperspectief. Hydroxypropylmethylcellulose is een natuurlijke cellulosedederivaat. Het is niet-giftig, niet-vervuilend, hernieuwbaar, chemisch stabiel en heeft goede eigenschappen. Het is in water oplosbaar en filmvormend, het is een potentieel in water oplosbaar verpakkingsfilmmateriaal.
Het vorige hoofdstuk besprak de bereiding van HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm met behulp van hydroxypropylmethylcellulose als grondstof door oplossingsfilmvormende methode, en het effect van filmvormende vloeistofconcentratie en filmvormende temperatuur op hydroxypropylmethylcellulos-watersoplosse wateroplosser. Prestatie -impact. De resultaten laten zien dat de treksterkte van de film ongeveer 116 MPa is en dat de verlenging bij pauze 31% is onder de optimale concentratie- en procesomstandigheden. De taaiheid van dergelijke films is slecht in sommige toepassingen en heeft verdere verbetering nodig.
In dit hoofdstuk wordt hydroxypropylmethylcellulose nog steeds gebruikt als grondstof, en de in water oplosbare verpakkingsfilm wordt bereid door de methode voor het casting van oplossingen. , verlenging bij pauze), optische eigenschappen (transmissie, waas) en oplosbaarheid in water.
3.2 Experimentele afdeling
3.2.1 Experimentele materialen en instrumenten
Tabel 3.1 Experimentele materialen en specificaties
Tabel 3.2 Experimentele instrumenten en specificaties
3.2.2 Voorbereiding van het monster
1) Weeg: weeg een bepaalde hoeveelheid hydroxypropylmethylcellulose (5%) en sorbitol (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) met een elektronisch evenwicht en gebruik een spuit om glycerolalcohol te meten (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).
2) Oplossing: voeg de gewogen hydroxypropylmethylcellulose toe aan het bereide gedeïoniseerde water, roer bij normale temperatuur en druk tot het volledig is opgelost en voeg vervolgens glycerol of sorbitol toe in respectievelijk verschillende massafracties. Roer in de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing gedurende een periode van tijd om het gelijkmatig gemengd te maken en laat het 5 minuten staan (defoaming) om een bepaalde concentratie filmvormende vloeistof te verkrijgen.
3) Film maken: Injecteer de filmvormende vloeistof in een glazen petrischaal en werp deze om een film te vormen, laat het een bepaalde periode staan om het te laten geleren, en zet het vervolgens in een explosie drogende oven om te drogen en een film te vormen om een film te maken met een dikte van 45 μm. Nadat de film in een droogdoos is geplaatst voor gebruik.
3.2.3 Karakterisering en prestatietests
3.2.3.1 Infraroodabsorptiespectroscopie (FT-IR) analyse
Infraroodabsorptiespectroscopie (FTIR) is een krachtige methode om de functionele groepen in de moleculaire structuur te karakteriseren en functionele groepen te identificeren. Het infraroodabsorptiespectrum van de HPMC -verpakkingsfilm werd gemeten met behulp van een Nicolet 5700 Fourier -transformatie -infraroodspectrometer geproduceerd door Thermoelectric Corporation. De dunne filmmethode werd in dit experiment gebruikt, het scangebereik was 500-4000 cm-1 en het aantal scannen was 32. De monsterfilms werden gedroogd in een drogende oven bij 50 ° C gedurende 24 uur voor infraroodspectroscopie.
3.2.3.2 Wijdhoekige röntgendiffractie (XRD) Analyse: hetzelfde als 2.2.3.1
3.2.3.3 Bepaling van mechanische eigenschappen
De treksterkte en verlenging bij de breuk van de film worden gebruikt als parameters voor het beoordelen van de mechanische eigenschappen. De verlenging bij de pauze is de verhouding van de verplaatsing tot de oorspronkelijke lengte wanneer de film is verbroken, in %. Met behulp van de Inston (5943) Miniature Electronic Universal Tensile Testing Machine van Inston (Shanghai) testapparatuur, in overeenstemming met GB13022-92 Testmethode voor trekeigenschappen van plastic films, test bij 25 ° C, 50% RV-omstandigheden, selectiemonsters met uniforme dikte en schone oppervlak zonder onzuiverheden worden getest.
3.2.3.4 Bepaling van optische eigenschappen: hetzelfde als 2.2.3.3
3.2.3.5 Bepaling van de oplosbaarheid in water
Snijd een film van 30 mm x 30 mm met een dikte van ongeveer 45 urn, voeg 100 ml water toe aan een beker van 200 ml, plaats de film in het midden van het stillwateroppervlak en meet de tijd voor de film om volledig te verdwijnen [56]. Elk monster werd 3 keer gemeten en de gemiddelde waarde werd genomen en de eenheid was min.
3.2.4 Gegevensverwerking
De experimentele gegevens werden verwerkt door Excel en de grafiek werd getekend door software van Origin.
3.3 Resultaten en discussie
3.3.1 Effecten van glycerol en sorbitol op het infraroodabsorptiespectrum van HPMC -films
(a) glycerol (b) sorbitol
Fig.3.1 ft-ir van de HPMC-films onder verschillende glycerol of sorbitolumconcentrat
Infraroodabsorptiespectroscopie (FTIR) is een krachtige methode om de functionele groepen in de moleculaire structuur te karakteriseren en functionele groepen te identificeren. Figuur 3.1 toont de infraroodspectra van HPMC -films met verschillende toevoegingen van glycerol en sorbitol. Uit de figuur blijkt dat de karakteristieke skelettrillingen van HPMC-films voornamelijk in de twee regio's zijn: 2600 ~ 3700cm-1 en 750 ~ 1700cm-1 [57-59], 3418cm-1
De nabijgelegen absorptiebanden worden veroorzaakt door de rektrillingen van de OH-binding, 2935cm-1 is de absorptiepiek van -CH2, 1050 cm-1 is de absorptiepiek van -co- en -coc- op de primaire en secundaire hydroxylgroepen en 1657cm-1 is de absorptiepiek van de hydroxypropylgroep. De absorptiepiek van de hydroxylgroep in de rektribratie van het raamwerk, 945 cm -1 is de schommelende absorptiepiek van -CH3 [69]. De absorptiepieken bij 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 en 945cm-1 worden toegewezen aan de asymmetrische, symmetrische vervormingstrillingen, respectievelijk in het vlak en buiten het vlak buigtrillingen van -CH3 [18]. Na weekmaking verschenen er geen nieuwe absorptiepieken in het infraroodspectrum van de film, wat aangeeft dat HPMC geen essentiële veranderingen onderging, dat wil zeggen dat de weekmaker zijn structuur niet vernietigde. Met de toevoeging van glycerol verzwakte de rek-trillingspiek van -OH van -OH bij 3418cm-1 van HPMC-film en de absorptiepiek bij 1657cm-1, de absorptiepieken bij 1050 cm-1 verzwakt, en de absorptiepieken van -co- en -coc- op de primaire en secundaire hydroxylgroepen verzwakt; Met de toevoeging van sorbitol aan de HPMC-film verzwakte de -OH-rektrillingen bij 3418 cm-1 en de absorptiepieken bij 1657 cm-1 verzwakt. . De veranderingen van deze absorptiepieken worden voornamelijk veroorzaakt door inductieve effecten en intermoleculaire waterstofbinding, waardoor ze veranderen met de aangrenzende -ch3- en -CH2 -banden. Vanwege Small belemmert de insertie van moleculaire stoffen de vorming van intermoleculaire waterstofbruggen, zodat de treksterkte van de geplastificeerde film afneemt [70].
3.3.2 Effecten van glycerol en sorbitol op de XRD -patronen van HPMC -films
(a) glycerol (b) sorbitol
Fig.3.2 XRD van HPMC -films onder verschillende glycerol of sorbitolum concentral
Wijdhoek röntgendiffractie (XRD) analyseert de kristallijne toestand van stoffen op moleculair niveau. De röntgendiffractometer van ARL/Xtra-type geproduceerd door Thermo ARL Company in Zwitserland werd gebruikt voor de bepaling. Figuur 3.2 zijn de XRD -patronen van HPMC -films met verschillende toevoegingen van glycerol en sorbitol. Met de toevoeging van glycerol verzwakte de intensiteit van de diffractie op 9,5 ° en 20,4 ° beide; Met de toevoeging van sorbitol, wanneer de toevoegingshoeveelheid 0,15%was, werd de diffractiepiek bij 9,5 ° verbeterd en werd de diffractiepiek bij 20,4 ° verzwakt, maar het totaal was de diffractiepiekintensiteit lager dan die van de HPMC -film zonder sorbitol. Met de continue toevoeging van sorbitol verzwakte de diffractiepiek bij 9,5 ° opnieuw en veranderde de diffractiepiek bij 20,4 ° niet significant. Dit komt omdat de toevoeging van kleine moleculen van glycerol en sorbitol de geordende opstelling van moleculaire ketens verstoort en de oorspronkelijke kristalstructuur vernietigt, waardoor de kristallisatie van de film wordt verminderd. Uit de figuur blijkt dat glycerol een grote invloed heeft op de kristallisatie van HPMC -films, wat aangeeft dat glycerol en HPMC een goede compatibiliteit hebben, terwijl sorbitol en HPMC een slechte compatibiliteit hebben. Uit de structurele analyse van weekmisers heeft sorbitol een suikerringstructuur vergelijkbaar met die van cellulose, en het sterische hindrance -effect is groot, wat resulteert in zwakke interpenetratie tussen sorbitolmoleculen en cellulosemoleculen, dus het heeft weinig effect op cellulosekristallisatie.
[48].
3.3.3 Effecten van glycerol en sorbitol op de mechanische eigenschappen van HPMC -films
De treksterkte en verlenging bij de breuk van de film worden gebruikt als parameters om de mechanische eigenschappen ervan te beoordelen, en de meting van mechanische eigenschappen kan de toepassing ervan op bepaalde gebieden beoordelen. Figuur 3.3 toont de verandering in treksterkte en verlenging bij de pauze van HPMC -films na het toevoegen van weekmakers.
Fig.3.3 Het effect van glycerol of sorbitolumon op machine -eigenschappen van HPMC -films
Uit figuur 3.3 (a) blijkt dat bij de toevoeging van glycerol de verlenging bij de pauze van de HPMC -film eerst toeneemt en vervolgens afneemt, terwijl de treksterkte eerst snel afneemt en vervolgens langzaam toeneemt en vervolgens blijft afnemen. De verlenging bij de breuk van HPMC -film nam eerst toe en nam vervolgens af, omdat glycerol meer hydrofiele groepen heeft, waardoor het materiaal- en watermoleculen een sterk hydratatie -effect hebben [71], waardoor de flexibiliteit van de film wordt verbeterd. Met de continue toename van de toevoeging van glycerol, neemt de verlenging bij de breuk van de HPMC -film af, dit komt omdat Glycerol de HPMC -moleculaire kettingkloof groter maakt, en de verstrengeling tussen macromoleculen is het punt verminderd, en de film is break wanneer de film wordt gestrest, waardoor de verlenging van de film van de film wordt verminderd. De reden voor de snelle afname van de treksterkte is: de toevoeging van kleine moleculen van glycerol verstoort de nauwe opstelling tussen de HPMC -moleculaire ketens, verzwakt de interactiekracht tussen macromoleculen en vermindert de treksterkte van de film; De treksterkte Een kleine toename, vanuit het perspectief van moleculaire ketenopstelling, de geschikte glycerol verhoogt de flexibiliteit van HPMC -moleculaire ketens tot op zekere hoogte, bevordert de rangschikking van polymeermoleculaire ketens en laat de treksterkte van de film enigszins toenemen; Wanneer er echter te veel glycerol is, worden de moleculaire ketens tegelijkertijd gerangschikt als de ordelijke opstelling, en de snelheid van de-arrangement is hoger dan die van de geordende opstelling [72], die de kristallisatie van de film vermindert, wat resulteert in een lage treksterkte van de HPMC-film. Omdat het harde effect ten koste is van de treksterkte van de HPMC -film, moet de hoeveelheid toegevoegde glycerol niet teveel zijn.
Zoals getoond in figuur 3.3 (b) nam de verlenging bij de pauze van de HPMC -film met de toevoeging van sorbitol eerst toe en nam vervolgens af. Toen de hoeveelheid sorbitol 0,15%was, bereikte de verlenging bij de pauze van de HPMC -film 45%en nam de verlenging bij de pauze van de film geleidelijk weer af. De treksterkte neemt snel af en fluctueert vervolgens ongeveer 50MP met de continue toevoeging van sorbitol. Het is te zien dat wanneer de hoeveelheid toegevoegde sorbitol 0,15%is, het kunststofeffect het beste is. Dit komt omdat de toevoeging van kleine moleculen van sorbitol de reguliere opstelling van moleculaire ketens verstoort, waardoor de opening tussen moleculen groter wordt, de interactiekracht wordt verminderd en de moleculen gemakkelijk te glijden, dus de verlenging bij de breuk van de film neemt toe en de treksterkte. Naarmate de hoeveelheid sorbitol bleef toenemen, nam de verlenging bij de breuk van de film opnieuw af, omdat de kleine moleculen van sorbitol volledig waren gedispergeerd tussen de macromoleculen, wat resulteerde in de geleidelijke vermindering van de verstrengelingspunten tussen de macromoleculen en de afname van de verlenging bij de pauze van de film.
Het vergelijken van de kunststofeffecten van glycerol en sorbitol op HPMC -films, kan het toevoegen van 0,15% glycerol de verlenging bij de breuk van de film verhogen tot ongeveer 50%; Hoewel het toevoegen van 0,15% sorbitol de verlenging bij de breuk van de film alleen maar kan verhogen, bereikt de snelheid ongeveer 45%. De treksterkte nam af en de afname was kleiner toen glycerol werd toegevoegd. Het is te zien dat het kunststofeffect van glycerol op HPMC -film beter is dan dat van sorbitol.
3.3.4 Effecten van glycerol en sorbitol op de optische eigenschappen van HPMC -films
(a) glycerol (b) sorbitol
Fig.3.4 Het effect van optische eigenschap van glycerol of sorbitolumon van HPMC -films
Lichttransmissie en waas zijn belangrijke parameters van de transparantie van de verpakkingsfilm. De zichtbaarheid en duidelijkheid van de verpakte goederen hangen voornamelijk af van de lichtverzending en waas van de verpakkingsfilm. Zoals getoond in figuur 3.4, beïnvloedde de toevoeging van glycerol en sorbitol beide de optische eigenschappen van HPMC -films, met name de waas. Figuur 3.4 (a) is een grafiek die het effect van glyceroltoevoeging toont op de optische eigenschappen van HPMC -films. Met de toevoeging van glycerol nam de transmissie van HPMC -films eerst toe en nam vervolgens af, waardoor een maximale waarde ongeveer 0,25%werd; De waas nam snel toe en vervolgens langzaam. Uit de bovenstaande analyse is te zien dat wanneer de toevoegingshoeveelheid glycerol 0,25%is, de optische eigenschappen van de film beter zijn, dus de toevoegingshoeveelheid glycerol mag niet groter zijn dan 0,25%. Figuur 3.4 (b) is een grafiek die het effect van sorbitol -toevoeging toont op de optische eigenschappen van HPMC -films. Uit de figuur blijkt te zien dat met de toevoeging van sorbitol de waas van HPMC -films eerst toeneemt, vervolgens langzaam afneemt en vervolgens toeneemt, en de transmissie eerst toeneemt en vervolgens toeneemt. verlaagd, en de lichttransmissie en waas verschenen pieken tegelijkertijd wanneer de hoeveelheid sorbitol 0,45%was. Het is te zien dat wanneer de hoeveelheid toegevoegde sorbitol tussen 0,35 en 0,45%ligt, de optische eigenschappen beter zijn. Door de effecten van glycerol en sorbitol op de optische eigenschappen van HPMC -films te vergelijken, is het te zien dat Sorbitol weinig effect heeft op de optische eigenschappen van de films.
Over het algemeen zullen materialen met een hoog lichtverzending lagere waas hebben, en vice versa, maar dit is niet altijd het geval. Sommige materialen hebben een hoog licht transmissie maar ook hoge nevelwaarden, zoals dunne films zoals matglas [73]. De film die in dit experiment is bereid, kan de juiste weekmaker en toevoegingshoeveelheid kiezen volgens de behoeften.
3.3.5 Effecten van glycerol en sorbitol op de oplosbaarheid in water van HPMC -films
(A) Glycerol （B） Sorbitol
Fig.3.5 Het effect van glycerol of sorbitolumon wateroplosbaarheid van HPMC -films
Figuur 3.5 toont het effect van glycerol en sorbitol op de oplosbaarheid van de water van HPMC -films. Uit de figuur blijkt te zijn dat met de toename van de in het weekmakering de oplosbaarheidstijd van de wateroplosbaarheid van de HPMC -film wordt verlengd, dat wil zeggen dat de oplosbaarheid in water van HPMC -film geleidelijk afneemt en glycerol een grotere impact heeft op de oplosbaarheid van de wateroplosbaarheid van HPMC -film dan sorbitol. De reden waarom hydroxypropylmethylcellulose een goede oplosbaarheid in water heeft, is vanwege het bestaan van een groot aantal hydroxylgroepen in zijn molecuul. Uit de analyse van het infraroodspectrum is te zien dat met de toevoeging van glycerol en sorbitol de hydroxyltrillingpiek van de HPMC -film verzwakt, wat aangeeft dat het aantal hydroxylgroepen in de HPMC -molecuul afneemt en de hydrofiele groep afneemt, dus de wateroplosheid van de HPMC -film afneemt.
3.4 Secties van dit hoofdstuk
Door de bovenstaande prestatie -analyse van HPMC -films is te zien dat de weekmakersglycerol en sorbitol de mechanische eigenschappen van HPMC -films verbeteren en de verlenging bij de breuk van de films vergroten. Wanneer de toevoeging van glycerol 0,15%is, zijn de mechanische eigenschappen van HPMC -films relatief goed, de treksterkte is ongeveer 60MPa en de verlenging bij pauze is ongeveer 50%; Wanneer de toevoeging van glycerol 0,25%is, zijn de optische eigenschappen beter. Wanneer het gehalte aan sorbitol 0,15%is, is de treksterkte van de HPMC -film ongeveer 55 mpa en neemt de verlenging bij pauze toe tot ongeveer 45%. Wanneer de inhoud van sorbitol 0,45%is, zijn de optische eigenschappen van de film beter. Beide weekmakers verminderden de oplosbaarheid in water van HPMC -films, terwijl Sorbitol minder effect had op de oplosbaarheid van de water van HPMC -films. De vergelijking van de effecten van de twee weekmakers op de eigenschappen van HPMC -films toont aan dat het kunststofeffect van glycerol op HPMC -films beter is dan dat van Sorbitol.
Hoofdstuk 4 Effecten van crosslinkingsmiddelen op HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilms
4.1 Inleiding
Hydroxypropylmethylcellulose bevat veel hydroxylgroepen en hydroxypropoxygroepen, dus het heeft een goede oplosbaarheid in water. Dit artikel gebruikt zijn goede oplosbaarheid in water om een nieuwe groene en milieuvriendelijke in water oplosbare verpakkingsfilm te bereiden. Afhankelijk van de toepassing van de in water oplosbare film is de snelle oplossing van de in water oplosbare film vereist in de meeste toepassingen, maar soms is vertraagde oplossing ook gewenst [21].
Daarom wordt glutaaraldehyde in dit hoofdstuk gebruikt als het gemodificeerde cross-linkmiddel voor de in water oplosbare verpakkingsfilm van hydroxypropylmethylcellulose, en het oppervlak is verknoopt om de film te wijzigen om de wateroplosbaarheid van de film te verminderen en de wateroplosbaarheidstijd te vertragen. De effecten van verschillende glutaaraldehyde -volumetoevoegingen op de oplosbaarheid van het water, mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulosefilms werden voornamelijk bestudeerd.
4.2 Experimenteel deel
4.2.1 Experimentele materialen en instrumenten
Tabel 4.1 Experimentele materialen en specificaties
4.2.2 Voorbereiding
1) weeg: weeg een bepaalde hoeveelheid hydroxypropylmethylcellulose (5%) met een elektronisch evenwicht;
2) Oplossing: de gewogen hydroxypropylmethylcellulose wordt toegevoegd aan het bereide gedeïoniseerde water, geroerd bij kamertemperatuur en druk tot het volledig is opgelost, en vervolgens verschillende hoeveelheden glutaaraldehyde (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), gelijkmatig geroerd, laten staan voor een bepaalde periode van tijd (defaillerend), en de filmvorming vloeibare met verschillende tijd (defaillerend), en de filmvorming vloeibare met verschillende tijd (defailleren), en de filmvorming vloeibare met verschillende tijd (defaillerend), en de filmvormige vloeistof met vóór het andere van de film. Glutaaraldehyde toegevoegde hoeveelheden worden verkregen;
3) Film maken: Injecteer de film die vloeistof in de glazen petrischaal vormt en de film werpt, plaats deze in de luchtdroogdoos van 40 ~ 50 ° C om de film te drogen, een film te maken met een dikte van 45 urn, de film te ontdekken en in de droogdoos voor back -up te plaatsen.
4.2.3 Karakterisering en prestatietests
4.2.3.1 Infraroodabsorptiespectroscopie (FT-IR) analyse
De infraroodzuiging van HPMC -films werd bepaald met behulp van de Nicolet 5700 Fourier Infrared Spectrometer geproduceerd door het Amerikaanse thermo -elektrische bedrijf dat het spectrum sloot.
4.2.3.2 Wijdhoekige röntgendiffractie (XRD) analyse
Wijdhoekige röntgendiffractie (XRD) is de analyse van de kristallisatietoestand van een stof op moleculair niveau. In dit artikel werd de kristallisatietoestand van de dunne film bepaald met behulp van een ARL/Xtra röntgendiffractometer geproduceerd door Thermo ARL van Zwitserland. Meetomstandigheden: de röntgenbron is een nikkelfilter Cu-Kα-lijn (40 kV, 40 mA). Scanhoek van 0 ° tot 80 ° (2θ). Scansnelheid 6 °/min.
4.2.3.3 Bepaling van de oplosbaarheid van water: hetzelfde als 2.2.3.4
4.2.3.4 Bepaling van mechanische eigenschappen
Met behulp van de Inston (5943) Miniature Electronic Universal Tensile Testing Machine van Inston (Shanghai) testapparatuur, volgens GB13022-92 Testmethode voor trekeigenschappen van plastic films, test bij 25 ° C, 50% RV-omstandigheden, selecte monsters met een uniforme dikte en schone oppervlak zonder onhandigheden worden getest.
4.2.3.5 Bepaling van optische eigenschappen
Selecteer met behulp van een lichte transmissie -waas te testen een monster dat moet worden getest met een schoon oppervlak en geen kreuken, en meet de lichtverzending en nevel van de film bij kamertemperatuur (25 ° C en 50%RV).
4.2.4 Gegevensverwerking
De experimentele gegevens werden verwerkt door Excel en grafiek door Origin -software.
4.3 Resultaten en discussie
4.3.1 Infraroodabsorptiespectra van glutaaraldehyde-verknoopte HPMC-films
Fig.4.1 ft-ir van HPMC-films onder verschillende glutaaraldehyde-inhoud
Infraroodabsorptiespectroscopie is een krachtig middel om de functionele groepen in de moleculaire structuur te karakteriseren en functionele groepen te identificeren. Om de structurele veranderingen van hydroxypropylmethylcellulose na modificatie verder te begrijpen, werden infraroodtests uitgevoerd op HPMC -films voor en na aanpassing. Figuur 4.1 toont de infraroodspectra van HPMC -films met verschillende hoeveelheden glutaaraldehyde en de vervorming van HPMC -films
De trillingsabsorptiepieken van -OH zijn bijna 3418cm-1 en 1657cm-1. Door de verknoopte en niet-gekoppelde infraroodspectra van HPMC-films te vergelijken, is het te zien dat met de toevoeging van glutaaraldehyde de vibratiepieken van -OH bij-OH bij 3418cm-1 en 1657cm- De absorptiepiek van hydroxylgroep op 1 hydroxygroep was significant verzwakt, significant verzwakt, het aantal hydrox in de hpmc. Molecuul werd verminderd, wat werd veroorzaakt door de verknopingsreactie tussen sommige hydroxylgroepen van HPMC en de dialdehyde-groep op glutaaraldehyde [74]. Bovendien werd gevonden dat de toevoeging van glutaaraldehyde de positie van elke karakteristieke absorptiepiek van HPMC niet veranderde, wat aangeeft dat de toevoeging van glutaaraldehyde de groepen van HPMC zelf niet vernietigde.
4.3.2 XRD-patronen van glutaaraldehyde-verknoopte HPMC-films
Door röntgendiffractie op een materiaal uit te voeren en het diffractiepatroon te analyseren, is het een onderzoeksmethode om informatie te verkrijgen zoals de structuur of morfologie van atomen of moleculen in het materiaal. Figuur 4.2 toont de XRD -patronen van HPMC -films met verschillende glutaaraldehyde -toevoegingen. Met de toename van de toevoeging van glutaaraldehyde verzwakte de intensiteit van de diffractiepieken van HPMC rond 9,5 ° en 20,4 °, omdat de aldehyden op het glutaaraldehyde -molecuul verzwakt. De verknopingsreactie treedt op tussen de hydroxylgroep en de hydroxylgroep op het HPMC-molecuul, dat de mobiliteit van de moleculaire keten beperkt [75], waardoor het geordende rangschikking van het HPMC-molecuul wordt verminderd.
Fig.4.2 XRD van HPMC -films onder verschillende Glutaaraldehyde -inhoud
4.3.3 Het effect van glutaaraldehyde op de oplosbaarheid in water van HPMC -films
Fig.4.3 Het effect van glutaaraldehyde op de oplosbaarheid van de water van HPMC -films
Uit figuur 4.3 Het effect van verschillende glutaaraldehyde -toevoegingen op de oplosbaarheid van de water van HPMC -films, is te zien dat met de toename van glutaaraldehyde dosering de oplosbaarheidstijd van de water van HPMC wordt verlengd. De verknopingsreactie treedt op met de aldehyde-groep op glutaaraldehyde, wat resulteert in een significante vermindering van het aantal hydroxylgroepen in het HPMC-molecuul, waardoor de wateroplosbaarheid van de HPMC-film wordt verlengd en de oplosbaarheid in het water van de HPMC-film wordt verlengd.
4.3.4 Effect van glutaaraldehyde op mechanische eigenschappen van HPMC -films
Fig.4.4 Het effect van glutaaraldehyde op treksterkte en het breken van verlenging van HPMC -films
Om het effect van glutaaraldehydegehalte op de mechanische eigenschappen van HPMC -films te onderzoeken, werden de treksterkte en verlenging bij de pauze van de gemodificeerde films getest. 4.4 is bijvoorbeeld de grafiek van het effect van glutaaraldehyde -toevoeging op de treksterkte en verlenging bij de breuk van de film. Met de toename van de toevoeging van glutaaraldehyde namen de treksterkte en de rek bij de breuk van HPMC -films eerst toe en daalden vervolgens. de trend van. Aangezien de verknoping van glutaaraldehyde en cellulose behoren tot de verknoping van de etherificatie, na het toevoegen van glutaaraldehyde aan de HPMC-film, ondergaan de twee aldehyde groepen op de glutaraldehyde molecuul en de hydroxylgroepen op de HPMC-molecule een cross-linking reacties op het vormen van de mechanische eigenschappen van HPMC-films. Met de continue toevoeging van glutaaraldehyde neemt de verknopingsdichtheid in de oplossing toe, die de relatieve glijden tussen moleculen beperkt, en de moleculaire segmenten zijn niet gemakkelijk georiënteerd onder de werking van externe kracht, die aantoont dat de mechanische eigenschappen van HPMC dunne films macroscopisch afnemen [76]]. Uit figuur 4.4 toont het effect van glutaaraldehyde op de mechanische eigenschappen van HPMC -films aan dat wanneer de toevoeging van glutaaraldehyde 0,25%is, het verknopingseffect beter is en de mechanische eigenschappen van HPMC -films beter zijn.
4.3.5 Het effect van glutaaraldehyde op de optische eigenschappen van HPMC -films
Lichttransmissie en waas zijn twee zeer belangrijke optische prestatieparameters van verpakkingsfilms. Hoe groter de transmissie, hoe beter de transparantie van de film; De waas, ook bekend als troebelheid, duidt op de mate van onduidelijkheid van de film, en hoe groter de waas, hoe erger de duidelijkheid van de film. Figuur 4.5 is de invloedscurve van de toevoeging van glutaaraldehyde op de optische eigenschappen van HPMC -films. Uit de figuur kan worden gezien dat met de toename van de toevoeging van glutaaraldehyde, de lichttransmissie eerst langzaam toeneemt en vervolgens snel toeneemt en vervolgens langzaam afneemt; Haze het nam eerst af en nam toen toe. Toen de toevoeging van glutaaraldehyde 0,25%was, bereikte de transmissie van HPMC -film de maximale waarde van 93%en bereikte de waas de minimumwaarde van 13%. Op dit moment was de optische prestaties beter. De reden voor de toename van de optische eigenschappen is de verknopingsreactie tussen glutaaraldehydmoleculen en hydroxypropylmethylcellulose, en de intermoleculaire opstelling is compacter en uniform, die de optische eigenschappen van HPMC-films verhoogt [77-79]. Wanneer het verknopingsmiddel overdreven is, zijn de verknopingsplaatsen oververzadigd, de relatieve glijden tussen de moleculen van het systeem is moeilijk en het gelfenomeen is gemakkelijk te vinden. Daarom zijn de optische eigenschappen van HPMC -films verminderd [80].
Fig.4.5 Het effect van glutaaraldehyde op optische eigenschappen van HPMC -films
4.4 Secties van dit hoofdstuk
Door de bovenstaande analyse worden de volgende conclusies getrokken:
1) Het infraroodspectrum van de glutaaraldehyde-krosse HPMC-film laat zien dat de glutaaraldehyde en HPMC-film een verknopingsreactie ondergaan.
2) Het is geschikter om glutaaraldehyde toe te voegen in het bereik van 0,25% tot 0,44%. Wanneer de toevoegingshoeveelheid glutaaraldehyde 0,25%is, zijn de uitgebreide mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van de HPMC -film beter; Na verknoping wordt de oplosbaarheid in water van de HPMC-film verlengd en wordt de oplosbaarheid in water verminderd. Wanneer de toevoegingshoeveelheid glutaaraldehyde 0,44%is, bereikt de oplosbaarheidstijd van water ongeveer 135 minuten.
Hoofdstuk 5 Natuurlijke antioxidant HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm
5.1 Inleiding
Om de toepassing van hydroxypropylmethylcellulosefilm in voedselverpakking uit te breiden, gebruikt dit hoofdstuk bamboeblad-antioxidant (AOB) als een natuurlijk antioxidant-additief en maakt gebruik van oplossingsfilmvormende methode om natuurlijke bamboe blad antioxidanten met verschillende massafracties te bereiden. Antioxidant HPMC in water oplosbare verpakkingsfilm, bestudeer de antioxiderende eigenschappen, wateroplosbaarheid, mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van de film en bieden een basis voor de toepassing ervan in voedselverpakkingssystemen.
5.2 Experimenteel deel
5.2.1 Experimentele materialen en experimentele instrumenten
Tab.5.1 Experimentele materialen en specificaties
Tab.5.2 Experimenteel apparaat en specificaties
5.2.2 Specimen Voorbereiding
Bereid hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilms met verschillende hoeveelheden bamboe blad antioxidanten door oplossing gietmethode: bereid 5%hydroxypropyl methylcellulose waterige oplossing, roer gelijkmatig, roer gelijkmatig, 05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%, 0,05%toe. 0,09%) van de antioxidanten van bamboe blad tegen de cellulose-filmvormende oplossing, en blijf roeren
Om volledig te worden gemengd, laat je 3-5 minuten bij kamertemperatuur staan (defoaming) om HPMC-filmvormende oplossingen te bereiden die verschillende massafracties van bamboe blad antioxidanten bevatten. Droog het in een explosie -droge oven en doe het in een drogende oven voor later gebruik na het afpellen van de film. De voorbereide hydroxypropylmethylcellulose in water oplosbare verpakkingsfilm toegevoegd met bamboeblad-antioxidant wordt kortweg AOB/HPMC-film genoemd.
5.2.3 Karakterisering en prestatietests
5.2.3.1 Infraroodabsorptiespectroscopie (FT-IR) analyse
De infraroodabsorptiespectra van HPMC -films werden gemeten in de ATR -modus met behulp van een Nicolet 5700 Fourier -transformatie -infraroodspectrometer geproduceerd door Thermoelectric Corporation.
5.2.3.2 Wijdhoekige röntgendiffractie (XRD) Meting: hetzelfde als 2.2.3.1
5.2.3.3 Bepaling van antioxiderende eigenschappen
Om de antioxiderende eigenschappen van de voorbereide HPMC -films en AOB/HPMC -films te meten, werd in dit experiment de DPPH -methode voor vrije radicalen gebruikt om de opruimingssnelheid van de films te meten naar DPPH -vrije radicalen, om indirect de oxidatieresistentie van de films te meten.
Bereiding van DPPH -oplossing: Los onder schaduwomstandigheden 2 mg DPPH op in 40 ml ethanol -oplosmiddel en sonicaat gedurende 5 minuten om het oplossing uniform te maken. Bewaar in de koelkast (4 ° C) voor later gebruik.
Verwijzend naar de experimentele methode van Zhong Yuansheng [81], met een lichte modificatie, de meting van A0 -waarde: neem 2 ml DPPH -oplossing in een testbuis, voeg vervolgens 1 ml gedestilleerd water toe om volledig te schudden en te mengen, en meet de A -waarde (519 nm) met een UV -spectrophotometer. is A0. Meting van een waarde: voeg 2 ml DPPH -oplossing toe aan een testbuis en voeg vervolgens 1 ml hpmc dunne filmoplossing toe om grondig te mengen, meten een waarde met UV -spectrofotometer, neem water als lege controle en drie parallelle gegevens voor elke groep. DPPH Free Radical Savenging Rate berekening methode verwijst naar de volgende formule,
In de formule: A is de absorptie van het monster; A0 is de lege controle
5.2.3.4 Bepaling van mechanische eigenschappen: hetzelfde als 2.2.3.2
5.2.3.5 Bepaling van optische eigenschappen
Optische eigenschappen zijn belangrijke indicatoren voor de transparantie van verpakkingsfilms, voornamelijk inclusief de transmissie en waas van de film. De transmissie en waas van de films werden gemeten met behulp van een transmissie -waas tester. De lichttransmissie en waas van de films werden gemeten bij kamertemperatuur (25 ° C en 50% RV) op testmonsters met schone oppervlakken en geen krassen.
5.2.3.6 Bepaling van de oplosbaarheid in water
Snijd een film van 30 mm × 30 mm met een dikte van ongeveer 45 urn, voeg 100 ml water toe aan een beker van 200 ml, plaats de film in het midden van het stille wateroppervlak en meet de tijd voor de film om volledig te verdwijnen. Als de film aan de muur van de beker vasthoudt, moet deze opnieuw worden gemeten en het resultaat wordt als het gemiddelde van 3 keer beschouwd, de eenheid is min.
5.2.4 Gegevensverwerking
De experimentele gegevens werden verwerkt door Excel en grafiek door Origin -software.
5.3 Resultaten en analyse
5.3.1 ft-ir analyse
Fig5.1 FTIR van HPMC- en AOB/HPMC -films
In organische moleculen bevinden de atomen die chemische bindingen of functionele groepen vormen in een toestand van constante trillingen. Wanneer de organische moleculen worden bestraald met infraroodlicht, kunnen de chemische bindingen of functionele groepen in de moleculen trillingen absorberen, zodat informatie over de chemische bindingen of functionele groepen in het molecuul kan worden verkregen. Figuur 5.1 toont de FTIR -spectra van HPMC -film en AOB/HPMC -film. Uit figuur 5 is te zien dat de karakteristieke skeletvibratie van hydroxypropylmethylcellulose voornamelijk is geconcentreerd in 2600 ~ 3700 cm-1 en 750 ~ 1700 cm-1. De sterke trillingsfrequentie in het 950-1250 cm-1-gebied is voornamelijk het karakteristieke gebied van CO-skelet die trillingen uitrekt. De absorptieband van de HPMC-film in de buurt van 3418 cm-1 wordt veroorzaakt door de strekkende trilling van de OH-binding en de absorptiepiek van de hydroxylgroep op de hydroxypropoxygroep bij 1657 cm-1 wordt veroorzaakt door de strekkende vibratie van het raamwerk [82]. De absorptiepieken bij 1454 cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 en 945 cm-1 werden genormaliseerd op asymmetrische, symmetrische vervormingstrillingen, buigtrillingen in het vlak en buigtrillingen buiten het vlak behoren tot -CH3 [83]. HPMC werd aangepast met AOB. Met de toevoeging van AOB verschuift de positie van elke karakteristieke piek van AOB/HPMC niet, wat aangeeft dat de toevoeging van AOB de groepen HPMC zelf niet vernietigde. De stretcherende trillingen van de OH-binding in de absorptieband van de AOB/HPMC-film nabij 3418 cm-1 is verzwakt en de verandering van piekvorm wordt voornamelijk veroorzaakt door de verandering van de aangrenzende methyl- en methyleenbanden als gevolg van de inductie van de waterstofbrug. 12], het is te zien dat de toevoeging van AOB een effect heeft op intermoleculaire waterstofbruggen.
5.3.2 XRD -analyse
Fig.5.2 XRD van HPMC en AOB/
Fig.5.2 XRD van HPMC en AOB/HPMC -films
De kristallijne toestand van de films werd geanalyseerd door groothoek röntgendiffractie. Figuur 5.2 toont de XRD -patronen van HPMC -films en AAOB/HPMC -films. Uit de figuur blijkt dat de HPMC -film 2 diffractiepieken heeft (9,5 °, 20,4 °). Met de toevoeging van AOB piekt de diffractie rond 9,5 ° en 20,4 ° aanzienlijk verzwakt, wat aangeeft dat de moleculen van de AOB/HPMC -film op een ordelijke manier zijn gerangschikt. Het vermogen nam af, wat aangeeft dat de toevoeging van AOB de opstelling van hydroxypropylmethylcellulosemoleculaire keten verstoorde, de oorspronkelijke kristalstructuur van het molecuul vernietigde en de reguliere opstelling van hydroxypropylmethylcellulose verminderde.
5.3.3 Antioxiderende eigenschappen
Om het effect van verschillende AOB -toevoegingen op de oxidatieweerstand van AOB/HPMC -films te onderzoeken, werden de films met verschillende toevoegingen van AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) respectievelijk onderzocht. Het effect van de opruimingssnelheid van de basis, de resultaten worden getoond in figuur 5.3.
Fig.5.3 Het effect van HPMC -films onder AOB -gehalte op DPPH -inhabition
Uit figuur 5.3 blijkt te worden gezien dat de toevoeging van AOB -antioxidant de opruimingssnelheid van DPPH -radicalen aanzienlijk verbeterde door HPMC -films, dat wil zeggen dat de antioxiderende eigenschappen van de films werden verbeterd, en met de toename van AOB -toevoeging, de spoeling van DPPH -radicalen voor het eerst verlaagd. Wanneer de toevoegingshoeveelheid van AOB 0,03%is, heeft de AOB/HPMC-film het beste effect op de opruimingspercentage van DPPH-vrije radicalen, en de opruimingspercentage voor DPPH-vrije radicalen bereikt 89,34%, dat wil zeggen dat de AOB/HPMC-film de beste anti-oxidatieprestaties op dit moment heeft; Wanneer het AOB -gehalte 0,05% en 0,07% bedroeg, was de DPPH vrije radicale opruimingspercentage van de AOB/HPMC -film hoger dan die van de 0,01% groep, maar aanzienlijk lager dan die van de 0,03% groep; Dit kan te wijten zijn aan overmatige natuurlijke antioxidanten De toevoeging van AOB leidde tot de agglomeratie van AOB -moleculen en ongelijke verdeling in de film, waardoor het effect van het antioxidanteffect van AOB/HPMC -films wordt beïnvloed. Het is te zien dat de AOB/HPMC-film die in het experiment is bereid, goede anti-oxidatieprestaties heeft. Wanneer de toevoegingshoeveelheid 0,03%is, is de anti-oxidatieprestaties van de AOB/HPMC-film de sterkste.
5.3.4 Wateroplosbaarheid
Uit figuur 5.4, het effect van bamboe -blad antioxidanten op de oplosbaarheid van water van hydroxypropylmethylcellulosefilms, is te zien dat verschillende AOB -toevoegingen een significant effect hebben op de oplosbaarheid in water van HPMC -films. Na het toevoegen van AOB, met de toename van de hoeveelheid AOB, was de in water oplosbare tijd van de film korter, wat aangeeft dat de oplosbaarheid van de AOB/HPMC-film beter was. Dat wil zeggen, de toevoeging van AOB verbetert de AOB/HPMC -wateroplosbaarheid van de film. Uit de vorige XRD -analyse is te zien dat na het toevoegen van AOB de kristalliniteit van de AOB/HPMC -film wordt verminderd en de kracht tussen de moleculaire ketens wordt verzwakt, waardoor het voor watermoleculen gemakkelijker wordt om de AOB/HPMC -film binnen te gaan, dus de AOB/HPMC -film is tot een bepaalde omvang verbeterde. Wateroplosbaarheid van de film.
Fig.5.4 Het effect van AOB op wateroplosbare van HPMC -films
5.3.5 Mechanische eigenschappen
Fig.5.5 Het effect van AOB op treksterkte en het breken van verlenging van HPMC -films
De toepassing van dunne filmmaterialen is steeds uitgebreider en de mechanische eigenschappen hebben een grote invloed op het servicegedrag van op membraan gebaseerde systemen, die een belangrijke hotspot voor onderzoek is geworden. Figuur 5.5 toont de treksterkte en verlenging bij breakcurves van AOB/HPMC -films. Uit de figuur blijkt dat verschillende AOB -toevoegingen significante effecten hebben op de mechanische eigenschappen van de films. Na het toevoegen van AOB, met de toename van AOB -toevoeging, AOB/HPMC. De treksterkte van de film vertoonde een neerwaartse trend, terwijl de verlenging bij de pauze een trend vertoonde van het eerst toenemende en toen afnam. Toen het AOB -gehalte 0,01%was, bereikte de verlenging bij de breuk van de film een maximale waarde van ongeveer 45%. Het effect van AOB op de mechanische eigenschappen van HPMC -films is duidelijk. Uit de XRD -analyse is te zien dat de toevoeging van antioxidant AOB de kristalliniteit van de AOB/HPMC -film vermindert, waardoor de treksterkte van de AOB/HPMC -film wordt verminderd. De verlenging bij de pauze neemt eerst toe en neemt vervolgens af, omdat AOB een goede oplosbaarheid en compatibiliteit van water heeft en een kleine moleculaire stof is. Tijdens het compatibiliteitsproces met HPMC wordt de interactiekracht tussen moleculen verzwakt en wordt de film verzacht. De rigide structuur maakt de AOB/HPMC -film zacht en de verlenging bij de pauze van de film neemt toe; Naarmate de AOB blijft toenemen, neemt de verlenging bij de breuk van de AOB/HPMC -film af, omdat de AOB -moleculen in de AOB/HPMC -film de macromoleculen de kloof tussen de ketens verhoogt, en er is geen Englement Point tussen de macromoleculen en de film is gemakkelijk te breken wanneer de film is gestresst, zo dat het wordt uitgeschakeld. neemt af.
5.3.6 Optische eigenschappen
Fig.5.6 Het effect van AOB op optische eigenschappen van HPMC -films
Figuur 5.6 is een grafiek die de verandering in transmissie en waas van AOB/HPMC -films toont. Uit de figuur blijkt te zijn dat met de toename van de hoeveelheid toegevoegde AOB de transmissie van de AOB/HPMC -film afneemt en de waas neemt toe. Wanneer het AOB -gehalte niet meer dan 0,05%bedroeg, waren de veranderingspercentages van lichtverzending en waas van AOB/HPMC -films traag; Toen het AOB -gehalte 0,05%overschreed, werden de veranderingspercentages van lichtoverdracht en waas versneld. Daarom mag het toegevoegde AOB -bedrag niet meer dan 0,05%overschrijden.
5.4 Secties van dit hoofdstuk
Het nemen van bamboe blad antioxidant (AOB) als natuurlijke antioxidant- en hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) als filmvormende matrix, een nieuw type natuurlijke antioxidantverpakkingsfilm werd bereid door oplossingsmogend en gietfilmvormende methode. De AOB/HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm bereid in dit experiment heeft de functionele eigenschappen van anti-oxidatie. De AOB/HPMC -film met 0,03% AOB heeft een opruimpercentage van ongeveer 89% voor DPPH vrije radicalen, en de opruimefficiëntie is de beste, wat beter is dan die zonder AOB. De HPMC -film met 61% verbeterde. De oplosbaarheid in water is ook aanzienlijk verbeterd en de mechanische eigenschappen en optische eigenschappen zijn verlaagd. De verbeterde oxidatieresistentie van AOB/HPMC -filmmaterialen heeft de toepassing in voedselverpakkingen uitgebreid.
Hoofdstuk VI Conclusie
1) Met de toename van de HPMC-filmvormende oplossingsconcentratie namen de mechanische eigenschappen van de film eerst toe en nam vervolgens af. Toen de HPMC-filmvormende oplossingsconcentratie 5%was, waren de mechanische eigenschappen van de HPMC-film beter en was de treksterkte 116MPa. De rek bij pauze is ongeveer 31%; De optische eigenschappen en oplosbaarheid in water afnemen.
2) Met de toename van de temperatuur van de film vormden de mechanische eigenschappen van de films eerst en daalden vervolgens, de optische eigenschappen verbeterden en nam de oplosbaarheid in water af. Wanneer de filmvormende temperatuur 50 ° C is, is de algehele prestaties beter, de treksterkte is ongeveer 116 MPa, de lichtverzending is ongeveer 90%en de waterverlossende tijd is ongeveer 55 minuten, dus de filmvormende temperatuur is geschikt bij 50 ° C.
3) Het gebruik van weekmakers om de taaiheid van HPMC -films te verbeteren, met de toevoeging van glycerol, nam de verlenging bij de breuk van HPMC -films aanzienlijk toe, terwijl de treksterkte afnam. Toen de hoeveelheid glycerol toegevoegde glycerol was tussen 0,15%en 0,25%, was de verlenging bij de pauze van de HPMC -film ongeveer 50%en was de treksterkte ongeveer 60MPa.
4) Met de toevoeging van sorbitol neemt de verlenging bij de breuk van de film eerst toe en neemt vervolgens af. Wanneer de toevoeging van sorbitol ongeveer 0,15% is, bereikt de verlenging bij pauze 45% en is de treksterkte ongeveer 55 mPa.
5) De toevoeging van twee weekmakers, glycerol en sorbitol, verminderde beide de optische eigenschappen en de oplosbaarheid van de water van HPMC -films, en de afname was niet geweldig. Als u het weekmakend effect van de twee weekmakers op HPMC -films vergelijkt, is het te zien dat het kunststofeffect van glycerol beter is dan dat van Sorbitol.
6) Door infraroodabsorptiespectroscopie (FTIR) en groothoek röntgendiffractie-analyse, werden de verknoping van glutaaraldehyde en HPMC en de kristalliniteit na verknoping bestudeerd. Met de toevoeging van het verknopingsmiddel glutaaraldehyde, nam de treksterkte en rek bij de pauze van de voorbereide HPMC-films eerst toe en nam vervolgens af. Wanneer de toevoeging van glutaaraldehyde 0,25%is, zijn de uitgebreide mechanische eigenschappen van HPMC -films beter; Na verknoping wordt de tijd van de oplosbaarheid van het water verlengd en neemt de oplosbaarheid van het water af. Wanneer de toevoeging van glutaaraldehyde 0,44%is, bereikt de toe-oplosbaarheidstijd ongeveer 135 minuten.
7) Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid AOB natuurlijke antioxidant aan de filmvormende oplossing van HPMC-film, de voorbereide AOB/HPMC-in water oplosbare verpakkingsfilm heeft de functionele eigenschappen van anti-oxidatie. De AOB/HPMC -film met 0,03% AOB heeft 0,03% AOB toegevoegd om DPPH -vrije radicalen op te sporen. De oplosbaarheid in water is ook aanzienlijk verbeterd en de mechanische eigenschappen en optische eigenschappen zijn verlaagd. Wanneer de toevoegingshoeveelheid van 0,03% AOB, is het anti-oxidatie-effect van de film goed, en de verbetering van de anti-oxidatieprestaties van AOB/HPMC-film breidt de toepassing van dit verpakkingsmateriaal in voedselverpakkingen uit.
Posttijd: 29-2022