Pregătirea și proprietățile hidroxipropilului metilceluloză

Hidroxipropil metilceluloză(HPMC) este un material polimeric natural, cu resurse abundente, regenerabile și bune de solubilitate a apei și proprietăți de formare a filmului. Este o materie primă ideală pentru prepararea filmelor de ambalare solubile în apă.

Filmul de ambalare solubil în apă este un nou tip de material de ambalare verde, care a primit o atenție extinsă în Europa și Statele Unite și în alte țări. Nu este doar sigur și convenabil de utilizat, dar rezolvă și problema eliminării deșeurilor de ambalare. În prezent, filmele solubile în apă folosesc în principal materiale pe bază de petrol, cum ar fi alcoolul polivinilic și oxidul de polietilen ca materii prime. Petrolul este o resursă neregenibilă, iar utilizarea pe scară largă va provoca deficiențe de resurse. Există, de asemenea, filme solubile în apă, folosind substanțe naturale, cum ar fi amidonul și proteina ca materii prime, dar aceste filme solubile în apă au proprietăți mecanice slabe. În această lucrare, un nou tip de film de ambalare solubil în apă a fost preparat prin metoda de formare a filmelor de turnare a soluției folosind hidroxipropil metilceluloză ca materie primă. Au fost discutate efectele concentrației de temperatură de lichid și filme care formează filmele HPMC asupra rezistenței la tracțiune, alungirea la pauză, transmiterea luminii și solubilitatea în apă a filmelor de ambalare solubile în apă HPMC. Glicerolul, sorbitolul și glutaraldehida au fost utilizate în continuare îmbunătățirea performanței filmului de ambalare solubil în apă HPMC. În cele din urmă, pentru a extinde aplicarea filmului de ambalare solubil în apă HPMC în ambalaje alimentare, a fost utilizat antioxidantul cu frunze de bambus (AOB) pentru a îmbunătăți proprietățile antioxidante ale filmului de ambalare solubil în apă HPMC. Principalele constatări sunt următoarele:

(1) Odată cu creșterea concentrației de HPMC, rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmelor HPMC au crescut, în timp ce transmiterea luminii a scăzut. Când concentrația HPMC este de 5%, iar temperatura de formare a filmului este de 50 ° C, proprietățile cuprinzătoare ale filmului HPMC sunt mai bune. În acest moment, rezistența la tracțiune este de aproximativ 116MPa, alungirea la pauză este de aproximativ 31%, transmiterea ușoară este de 90%, iar timpul de dizolvare a apei este de 55 minute.

(2) Glicerolul și sorbitolul plastifiantilor au îmbunătățit proprietățile mecanice ale filmelor HPMC, care au crescut semnificativ alungirea lor la pauză. Atunci când conținutul glicerolului este cuprins între 0,05%și 0,25%, efectul este cel mai bun, iar alungirea la pauza filmului de ambalare solubil în apă HPMC ajunge la aproximativ 50%; Când conținutul de sorbitol este de 0,15%, alungirea la pauză crește până la 45%. După ce filmul de ambalare solubil în apă HPMC a fost modificat cu glicerol și sorbitol, rezistența la tracțiune și proprietățile optice au scăzut, dar scăderea nu a fost semnificativă.

(3) Spectroscopia cu infraroșu (FTIR) a filmului de ambalaj solubil cu apă HPMC cu glutaraldehidă a arătat că glutaraldehida a legat încrucișat cu filmul, reducând solubilitatea apei pe filmul de ambalare solubil în apă HPMC. Când adăugarea de glutaraldehidă a fost de 0,25%, proprietățile mecanice și proprietățile optice ale filmelor au ajuns la optim. Când adăugarea de glutaraldehidă a fost de 0,44%, timpul de dizolvare a apei a ajuns la 135 min.

(4) Adăugarea unei cantități adecvate de AOB la soluția de filme de filme de ambalare solubilă în apă HPMC poate îmbunătăți proprietățile antioxidante ale filmului. Când s -a adăugat 0,03% AOB, filmul AOB/HPMC a avut o rată de scădere de aproximativ 89% pentru radicalii liberi DPPH, iar eficiența de scădere a fost cea mai bună, ceea ce a fost cu 61% mai mare decât cel al filmului HPMC fără AOB, iar solubilitatea cu apă a fost îmbunătățită în mod semnificativ.

Cuvinte cheie: film de ambalare solubil în apă; hidroxipropil metilceluloză; plastifiant; agent de legătură încrucișată; antioxidant.

Cuprins

Rezumat…………………………………………. …………………………………………………………………………………………………

Rezumat ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… II

Cuprins…………………………………………. …………………………………………………………………………………… i

Capitolul 1 Introducere ……………………………………………. ……………………………………………………………………… ..1

1.1 Film solubil ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.1.1 Alcoolpolyvinil (PVA) Film solubil în apă …………………………………………………………………… 1

1.1.2 Oxid de oxidpolietilen (PEO) film solubil în apă ……………………………………………………………… ..2

1.1.3 Filmul solubil în apă bazat pe amidon ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.1.4 Filme solubile în apă pe bază de proteine ​​…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.2 Hydroxipropil metilceluloză ……………………………………………………………………………………………………… 3

1.2.1 Structura hidroxipropilului metilceluloză ………………………………………………………………… .3

1.2.2 Solubilitatea în apă a hidroxipropilului metilceluloză …………………………………………………………… 4

1.2.3 Proprietățile de formare a filmului ale hidroxipropilului metilceluloză ………………………………………………… .4

1.3 Modificarea de plasticizare a filmului hidroxipropil metilceluloză …………………………………… ..4

1.4 Modificarea încrucișată a filmului hidroxipropil metilceluloză ……………………………… .5

1,5 Proprietăți antioxidative ale filmului hidroxipropil de metilceluloză ……………………………………………. 5

1.6 Propunerea subiectului ………………………………………………………………………. ……………………………………………… .7

1.7 Conținut de cercetare ……………………………………………………………………………………………………………………………… ..7

Chapter 2 Preparation and Properties of Hydroxypropyl Methyl Cellulose Water-Soluble Packaging Film………………………………………………………………………………………………………………………………….8

2.1 Introducere ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8

2.2 Secțiunea experimentală ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… .8

2.2.1 Materiale și instrumente experimentale …………………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Pregătirea specimenului ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.2.3 Caracterizarea și testarea performanței ……………………………………………………………………………….

2.2.4 Prelucrarea datelor ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 10

2.3 Rezultate și discuții ………………………………………………………………………………………………………………… 10

2.3.1 The effect of film-forming solution concentration on HPMC thin films ………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………. 10

2.3.2 Influence of film formation temperature on HPMC thin films ………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………..13

2.4 Rezumatul capitolului ………………………………………………………………………………………… .. 16

Chapter 3 Effects of Plasticizers on HPMC Water-Soluble Packaging Films ……………………………………………………………………..17

3.1 Introducere …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.2 Secțiunea experimentală ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.2.1 Materiale și instrumente experimentale ……………………………………………………………………………… 17

3.2.2 Pregătirea eșantionului ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.2.3 Caracterizarea și testarea performanței …………………………………………………………………………………… .18

3.2.4 Prelucrarea datelor ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… ..19

3.3 Rezultate și discuții ………………………………………………………………………………………… 19

3.3.1 The effect of glycerol and sorbitol on the infrared absorption spectrum of HPMC thin films …………………………………………………………………………………………………………………………….19

3.3.2 The effect of glycerol and sorbitol on the XRD patterns of HPMC thin films ……………………………………………………………………………………………………………………………………..20

3.3.3 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra proprietăților mecanice ale filmelor subțiri HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .21

3.3.4 Effects of glycerol and sorbitol on the optical properties of HPMC films………………………………………………………………………………………………………………………………………22

3.3.5 Influența glicerolului și sorbitolului asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC ………. 23

3.4 Rezumatul capitolului ………………………………………………………………………………………………………… ..24

Chapter 4 Effects of Crosslinking Agents on HPMC Water-Soluble Packaging Films ……………………………………………………………………………………………………………………………………25

4.1 Introducere ………………………………………………………………………………………………………………………. 25

4.2 Secțiunea experimentală ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.2.1 Materiale și instrumente experimentale ……………………………………………………………… 25

4.2.2 Pregătirea specimenului …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.2.3 Caracterizarea și testarea performanței ……………………………………………………………………… .26

4.2.4 Prelucrarea datelor ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… ..26

4.3 Rezultate și discuții …………………………………………………………………………………………………………………… 27

4.3.1 Spectrul de absorbție în infraroșu al filmelor subțiri HPMC de glutaraldehidă ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.3.2 Modele XRD de glutaraldehidă filme subțiri HPMC reticulate ………………………… ..27

4.3.3 Efectul glutaraldehidei asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC ………………… ..28

4.3.4 Efectul glutaraldehidei asupra proprietăților mecanice ale filmelor subțiri HPMC ... 29

4.3.5 Efectul glutaraldehidei asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC ………………… 29

4.4 Rezumatul capitolului ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Capitolul 5 Film de ambalare în apă antioxidant natural HPMC ………………………… ..31

5.1 Introducere ………………………………………………………………………………………………………………………………… 31

5.2 Secțiunea experimentală ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.2.1 Materiale experimentale și instrumente experimentale ……………………………………………… 31

5.2.2 Pregătirea specimenului ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.2.3 Caracterizarea și testarea performanței ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.2.4 Prelucrarea datelor ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………… 33

5.3 Rezultate și analiză …………………………………………………………………………………………………………………….

5.3.1 FT-IR Analiza ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.3.2 Analiza XRD ……………………………………………………………………………………………………………………… ..34

5.3.3 Proprietăți antioxidante ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.3.4 Solubilitate în apă ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.3.5 Proprietăți mecanice …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.3.6 Performanță optică …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.4 Rezumatul capitolului ………………………………………………………………………………………………………………………… .37

Capitolul 6 Concluzie ……………………………………………………………………. ………………………………………… ..39

Referințe …………………………………………………………………………………………………………………………………… 40

Rezultate de cercetare în timpul studiilor de grad …………………………………………………………………………………… ..44

Mulțumiri …………………………………………………………………………………………………………………………….

Capitolul 1 Introducere

Ca un nou material de ambalare verde, filmul de ambalare solubil în apă a fost utilizat pe scară largă în ambalarea diferitelor produse din țări străine (cum ar fi Statele Unite, Japonia, Franța, etc.) [1]. Filmul solubil în apă, după cum îi spune și numele, este un film de plastic care poate fi dizolvat în apă. Este confecționat din materiale polimerice solubile în apă, care se pot dizolva în apă și este preparat printr-un proces specific de formare a filmului. Datorită proprietăților sale speciale, este foarte potrivit ca oamenii să se împacheteze. Prin urmare, din ce în ce mai mulți cercetători au început să acorde atenție cerințelor de protecție și comoditate a mediului [2].

1.1 Film solubil în apă

În prezent, filmele solubile în apă sunt în principal filme solubile în apă, folosind materiale pe bază de petrol, cum ar fi alcoolul polivinilic și oxidul de polietilen ca materii prime, precum și pelicule solubile în apă, folosind substanțe naturale, cum ar fi amidonul și proteina ca materii prime.

1.1.1 Alcool polivinilic (PVA) Film solubil în apă

În prezent, cele mai utilizate filme solubile în apă din lume sunt în principal filme PVA solubile în apă. PVA este un polimer de vinil care poate fi utilizat de bacterii ca sursă de carbon și sursă de energie și poate fi descompusă sub acțiunea bacteriilor și enzimelor [3]], care aparține unui fel de material polimer biodegradabil cu preț scăzut, rezistență excelentă la ulei, rezistență la solvent și proprietăți de barieră de gaz [4]. Filmul PVA are proprietăți mecanice bune, adaptabilitate puternică și o bună protecție asupra mediului. A fost utilizat pe scară largă și are un grad ridicat de comercializare. Este de departe cel mai utilizat și cel mai mare film de ambalare solubil în apă de pe piață [5]. PVA are o degradabilitate bună și poate fi descompusă de microorganisme pentru a genera CO2 și H2O în sol [6]. Cea mai mare parte a cercetărilor privind filmele solubile în apă este acum să le modifice și să le amesteci pentru a obține filme mai bune solubile în apă. Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] a studiat prepararea unui film de ambalare solubil în apă cu PVA ca materie primă principală și a determinat raportul optim de masă prin experiment ortogonal: amidon oxidat (O-ST) 20%, gelatină 5%, glicerol 16%, sulfat de sodiu dodecil (SDS) 4%. După uscarea cu microunde a filmului obținut, timpul solubil în apă în apă la temperatura camerei este de 101S.

Judecând după situația actuală de cercetare, filmul PVA este utilizat pe scară largă, costuri reduse și excelent în diverse proprietăți. Este cel mai perfect material de ambalare solubil în apă în prezent. Cu toate acestea, ca material pe bază de petrol, PVA este o resursă neregenibilă, iar procesul său de producție de materii prime poate fi poluat. Deși Statele Unite, Japonia și alte țări au enumerat-o ca o substanță non-toxică, siguranța sa este încă deschisă la întrebare. Atât inhalarea, cât și ingestia sunt dăunătoare corpului [8] și nu poate fi numită chimie verde completă.

1.1.2 Oxid de polietilenă (PEO) film solubil în apă

Oxidul de polietilen, cunoscut și sub denumirea de oxid de polietilen, este un polimer termoplastic, solubil în apă, care poate fi amestecat cu apă în orice raport la temperatura camerei [9]. Formula structurală a oxidului de polietilen este H-(-OCH2CH2-) N-OH, iar masa moleculară relativă va afecta structura sa. Când greutatea moleculară este cuprinsă între 200 ~ 20000, se numește polietilen glicol (PEG), iar greutatea moleculară este mai mare de 20.000 poate fi numită oxid de polietilen (PEO) [10]. PEO este o pulbere granulară albă fluxul, care este ușor de prelucrat și de format. Filmele PEO sunt de obicei preparate prin adăugarea de plastifianți, stabilizatori și umpluturi la rășini PEO prin procesarea termoplastică [11].

Filmul PEO este un film solubil în apă, cu o solubilitate bună a apei în prezent, iar proprietățile sale mecanice sunt, de asemenea, bune, dar PEO are proprietăți relativ stabile, condiții de degradare relativ dificile și un proces de degradare lentă, care are un anumit impact asupra mediului și majoritatea funcțiilor sale principale pot fi utilizate. PVA Film Alternative [12]. În plus, PEO are și o anumită toxicitate, deci este rar utilizat în ambalajele de produse [13].

1.1.3 Film solubil în apă pe bază de amidon

Amidonul este un polimer molecular natural, iar moleculele sale conțin un număr mare de grupe hidroxil, astfel încât există o interacțiune puternică între moleculele de amidon, astfel încât amidonul este dificil de topit și de procesat, iar compatibilitatea amidonului este slabă și este dificil de interacționat cu alți polimerici. procesate împreună [14,15]. Solubilitatea în apă a amidonului este slabă și este nevoie de mult timp pentru a se umfla în apă rece, deci amidon modificat, adică amidonul solubil în apă, este adesea folosit pentru a pregăti filmele solubile în apă. În general, amidonul este modificat chimic prin metode precum esterificarea, eterificarea, altoirea și reticularea pentru a schimba structura inițială a amidonului, îmbunătățind astfel solubilitatea apei a amidonului [7,16].

Introduceți legăturile eterice în grupe de amidon prin mijloace chimice sau utilizați oxidanți puternici pentru a distruge structura moleculară inerentă a amidonului pentru a obține amidon modificat cu performanțe mai bune [17] și pentru a obține amidon solubil în apă cu proprietăți mai bune de formare a filmului. Cu toate acestea, la temperatură scăzută, filmul de amidon are proprietăți mecanice extrem de slabe și o transparență slabă, astfel încât, în majoritatea cazurilor, trebuie să fie preparată prin amestecarea cu alte materiale precum PVA, iar valoarea reală de utilizare nu este ridicată.

1.1.4 subțire solubilă în apă pe bază de proteine

Proteina este o substanță macromoleculară naturală activă biologic conținută la animale și plante. Deoarece majoritatea substanțelor proteice sunt insolubile în apă la temperatura camerei, este necesar să se rezolve solubilitatea proteinelor în apă la temperatura camerei pentru a prepara filme solubile în apă cu proteine ​​ca materiale. Pentru a îmbunătăți solubilitatea proteinelor, acestea trebuie modificate. Metodele comune de modificare a chimică includ dezinfectivarea, ftaloamidarea, fosforilarea etc. [18]; Efectul modificării este de a schimba structura țesutului proteinei, crescând astfel solubilitatea, gelarea, funcționalitățile, cum ar fi absorbția apei și stabilitatea, satisface nevoile producției și procesării. Filmele solubile în apă pe bază de proteine ​​pot fi produse prin utilizarea deșeurilor de produse agricole și de margine, cum ar fi părul animal ca materii prime, sau prin specializarea producției de plante cu proteine ​​bogate pentru a obține materii prime, fără a fi nevoie de industria petrochimică, iar materialele sunt regenerabile și au un impact mai mic asupra mediului [19]. Cu toate acestea, filmele solubile în apă preparate de aceeași proteină ca matricea au proprietăți mecanice slabe și o solubilitate scăzută a apei la temperatura scăzută sau la temperatura camerei, astfel încât intervalul lor de aplicare este îngust.

În concluzie, este de o importanță deosebită să dezvolți un nou material de ambalare, regenerabil, solubil în apă, cu performanțe excelente pentru a îmbunătăți deficiențele filmelor actuale solubile în apă.

Hidroxipropil metil celuloză (hidroxipropil metil celuloză, HPMC pentru scurt) este un material polimer natural, nu numai bogat în resurse, ci și non-toxic, inofensiv, low-cost, care nu concurează cu oameni pentru alimente și o resursă regenerabilă abundentă în natură [20]]. Are o solubilitate bună de apă și proprietăți de formare a filmelor și are condiții pentru pregătirea filmelor de ambalare solubile în apă.

1,2 hidroxipropil metilceluloză

Hidroxipropil metil celuloză (hidroxipropil metil celuloză, HPMC pe scurt), de asemenea prescurtat ca hipromellă, este obținut din celuloză naturală prin tratamentul de alcalizare, modificarea etericării, reacția de neutralizare și procesele de spălare și uscare. Un derivat de celuloză solubil în apă [21]. Hidroxipropil metilceluloză are următoarele caracteristici:

(1) Surse abundente și regenerabile. Materia primă a hidroxipropilului metilceluloză este cea mai abundentă celuloză naturală de pe Pământ, care aparține resurselor regenerabile organice.

(2) Biodegradabil ecologic. Hidroxipropilul metilceluloză este non-toxic și inofensiv pentru corpul uman și poate fi utilizat în industria medicamentelor și a alimentelor.

(3) O gamă largă de utilizări. Ca material polimer solubil în apă, hidroxipropil metilceluloză are o solubilitate bună în apă, dispersie, îngroșare, retenție de apă și proprietăți de formare a filmului și poate fi utilizat pe scară largă în materiale de construcție, textile etc., produse alimentare, substanțe chimice zilnice, acoperiri și electronice și alte câmpuri industriale [21].

1.2.1 Structura hidroxipropilului metilceluloză

HPMC este obținut din celuloză naturală după alcalizare, iar o parte din eterul său de polihidroxipropil și metil sunt eteriati cu oxid de propilen și clorură de metil. Gradul general de substituție de metil comercializat HPMC variază de la 1,0 la 2,0, iar gradul mediu de substituție medie de hidroxipropil variază de la 0,1 la 1,0. Formula sa moleculară este prezentată în figura 1.1 [22]

Datorită legăturii puternice de hidrogen între macromoleculele naturale de celuloză, este dificil de dizolvat în apă. Solubilitatea celulozei eterificate în apă este îmbunătățită semnificativ, deoarece grupurile eterice sunt introduse în celuloză eterică, care distruge legăturile de hidrogen între moleculele de celuloză și își crește solubilitatea în apă [23]]. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is a typical hydroxyalkyl alkyl mixed ether [21], its structural unit D-glucopyranose residue contains methoxy (-OCH3), hydroxypropoxy (-OCH2 CH-(CH3 ) n OH) and unreacted hydroxyl groups, the performance of cellulose mixed ethers is a comprehensive reflection of the coordonarea și contribuția fiecărui grup. -[OCH2CH (CH3)] N OH Grupul hidroxil de la sfârșitul grupului N OH este un grup activ, care poate fi alchilat și hidroxialalchilat, iar lanțul ramificat este mai lung, ceea ce are un anumit efect de plasticizare internă asupra lanțului macromolecular; -OCh3 este un grup de captare finală, locul de reacție va fi inactivat după substituție și aparține unui grup hidrofob cu structură scurtă [21]. Grupurile hidroxil pe lanțul ramurilor nou adăugate și grupările hidroxil rămase pe reziduurile de glucoză pot fi modificate de grupurile de mai sus, rezultând structuri extrem de complexe și proprietăți reglabile într -un anumit interval de energie [24].

1.2.2 Solubilitatea în apă a hidroxipropilului metilceluloză

Hidroxipropil metilceluloză are multe proprietăți excelente datorită structurii sale unice, dintre care cea mai notabilă este solubilitatea sa cu apă. Se umflă într -o soluție coloidală în apă rece, iar soluția are o anumită activitate de suprafață, transparență ridicată și performanță stabilă [21]. Hidroxipropil metilceluloza este de fapt o eter de celuloză obținută după ce metilceluloza este modificată prin eterificare de oxid de propilen, astfel încât are încă caracteristicile solubilității cu apă rece și insolubilitatea apei calde similare cu metilceluloza [21], iar solubilitatea sa de apă a fost îmbunătățită. Celuloza de metil trebuie să fie plasată la 0 până la 5 ° C timp de 20 până la 40 de minute pentru a obține o soluție de produs cu o transparență bună și vâscozitate stabilă [25]. Soluția produsului hidroxipropil metilceluloză trebuie doar să fie la 20-25 ° C pentru a obține o stabilitate bună și o transparență bună [25]. De exemplu, hidroxipropil metilceluloză pulverizată (formă granulară 0,2-0,5 mm) poate fi ușor dizolvată în apă la temperatura camerei, fără a se răci atunci când vâscozitatea soluției apoase de 4% atinge 2000 de centipoise la 20 ° C.

1.2.3 Proprietățile de formare a filmului ale hidroxipropilului metilceluloză

Soluția de hidroxipropil metilceluloză are proprietăți excelente de formare a filmului, care pot oferi condiții bune pentru acoperirea preparatelor farmaceutice. Filmul de acoperire format din acesta este incolor, inodor, dur și transparent [21].

Yan Yanzhong [26] a folosit un test ortogonal pentru a investiga proprietățile de formare a filmului ale hidroxipropilului metilceluloză. Screeningul a fost efectuat la trei niveluri cu concentrații diferite și solvenți diferiți ca factori. Rezultatele au arătat că adăugarea a 10% hidroxipropil metilceluloză în soluție de etanol de 50% a avut cele mai bune proprietăți care formează filmele și ar putea fi utilizată ca material care formează film pentru filmele medicamentoase cu eliberare susținută.

1.1 Plasticizarea Modificarea filmului hidroxipropil metilceluloză

Ca resursă regenerabilă naturală, filmul pregătit de la celuloză ca materie primă are o stabilitate și procesabilitate bună și este biodegradabil după ce a fost aruncat, ceea ce este inofensiv pentru mediu. Cu toate acestea, filmele de celuloză neplastice au o duritate slabă, iar celuloza poate fi plasticizată și modificată.

[27] a utilizat citrat de trietil și acetil tetrabutil citrat pentru a plasticiza și modifica propionatul acetat de celuloză. Rezultatele au arătat că alungirea la ruperea filmului de propionat de acetat de celuloză a fost crescută cu 36% și 50% când fracția în masă a citratului de trietil și a acetil tetrabutil citrat a fost de 10%.

Luo Qiushui și colab. [28] au studiat efectele plastifianților glicerol, acid stearic și glucoză asupra proprietăților mecanice ale membranelor de metilceluloză. Rezultatele au arătat că rata de alungire a membranei de metil celuloză a fost mai bună atunci când conținutul de glicerol a fost de 1,5%, iar raportul de alungire a membranei metiliculozei a fost mai bun atunci când conținutul de adăugare de glucoză și acid stearic a fost de 0,5%.

Glicerolul este un lichid incolor, dulce, limpede, vâscos, cu un gust dulce cald, cunoscut în mod obișnuit ca glicerină. Potrivit pentru analiza soluțiilor apoase, înmuietorilor, plastifianților, etc. Poate fi dizolvat cu apă în orice proporție, iar soluția de glicerol cu ​​concentrație scăzută poate fi utilizată ca ulei de lubrifiere pentru a hidrata pielea. Sorbitol, pulbere higroscopică albă sau pulbere cristalină, fulgi sau granule, inodor. Are funcțiile de absorbție a umidității și retenție de apă. Adăugarea puțin în producția de gumă de mestecat și bomboane poate menține mâncarea moale, poate îmbunătăți organizația și poate reduce întărirea și poate juca rolul nisipului. Glicerolul și sorbitolul sunt ambele substanțe solubile în apă, care pot fi amestecate cu eteri de celuloză solubilă în apă [23]. Acestea pot fi utilizate ca plastifianți pentru celuloză. După adăugare, acestea pot îmbunătăți flexibilitatea și alungirea la pauză a filmelor de celuloză. [29]. În general, concentrația soluției este de 2-5%, iar cantitatea de plastifiant este de 10-20% din eterul celulozei. Dacă conținutul de plastifiant este prea mare, fenomenul de contracție al deshidrației coloide va apărea la temperaturi ridicate [30].

1.2 Modificarea de reticulare a filmului hidroxipropil metilceluloză

Filmul solubil în apă are o solubilitate bună în apă, dar nu este de așteptat să se dizolve rapid atunci când este utilizat în unele ocazii, cum ar fi pungile de ambalare a semințelor. Semințele sunt înfășurate cu un film solubil în apă, care poate crește rata de supraviețuire a semințelor. În acest moment, pentru a proteja semințele, nu este de așteptat ca filmul să se dizolve rapid, dar filmul ar trebui să joace mai întâi un anumit efect de reținere a apei asupra semințelor. Prin urmare, este necesar să se prelungească timpul solubil în apă al filmului. [21].

The reason why hydroxypropyl methylcellulose has good water solubility is that there are a large number of hydroxyl groups in its molecular structure, and these hydroxyl groups can undergo cross-linking reaction with aldehydes to make hydroxypropyl methylcellulose molecules The hydroxyl hydrophilic groups of hydroxypropyl methylcellulose are reduced, thereby Reducerea solubilității în apă a filmului hidroxipropil metilceluloză și reacția reticulată între grupările hidroxil și aldehide va genera multe legături chimice, care pot îmbunătăți, de asemenea, proprietățile mecanice ale filmului într-o anumită măsură. Aldehidele reticulate cu hidroxipropil metilceluloză includ glutaraldehidă, glyoxal, formaldehidă, etc. Printre ele, glutaraldehida are două grupuri de aldehidă, iar reacția de legare încrucișată este rapidă, iar glutaraldehida este un disinfectant utilizat în mod obișnuit. Este relativ sigur, astfel încât glutaraldehida este utilizată în general ca agent de reticulare pentru eteri. Cantitatea acestui tip de agent de reticulare în soluție este, în general, 7 până la 10% din greutatea eterului. Temperatura de tratament este de aproximativ 0 până la 30 ° C, iar timpul este de 1 ~ 120 minute [31]. Reacția încrucișată trebuie efectuată în condiții acide. În primul rând, la soluția se adaugă un acid puternic anorganic sau acid carboxilic organic pentru a ajusta pH-ul soluției la aproximativ 4-6, iar apoi se adaugă aldehide pentru a efectua reacția încrucișată [32]. Acizii utilizați includ HCl, H2SO4, acid acetic, acid citric și altele asemenea. Acidul și aldehida pot fi, de asemenea, adăugate în același timp pentru ca soluția să efectueze reacția reticulată în intervalul de pH dorit [33].

1,3 Proprietăți antioxidative ale filmelor hidroxipropil metilceluloză

Hidroxipropilul metilceluloză este bogat în resurse, ușor de format pe film și are un efect bun de păstrare a proaspătului. Ca conservant alimentar, are un potențial mare de dezvoltare [34-36].

Zhuang Rongyu [37] a folosit filmul comestibil de hidroxipropil metilceluloză (HPMC), a acoperit -o pe tomate și apoi a depozitat -o la 20 ° C timp de 18 zile pentru a studia efectul său asupra fermității și culorii de tomate. Rezultatele arată că duritatea tomatei cu acoperire HPMC este mai mare decât cea fără acoperire. De asemenea, s -a dovedit că filmul comestibil HPMC ar putea întârzia schimbarea culorii roșiilor de la roz la roșu atunci când este depozitată la 20 ℃.

[38] a studiat efectele tratamentului de acoperire cu hidroxipropil metilceluloză (HPMC) asupra calității, sintezei de antocianină și activității antioxidante a fructelor de bayberry „Wuzhong” în timpul depozitării la rece. Rezultatele au arătat că performanța anti-oxidată a Bayberry tratată cu film HPMC a fost îmbunătățită, iar rata de descompunere în timpul depozitării a fost scăzută, iar efectul de 5% film HPMC a fost cel mai bun.

Wang Kaikai și colab. [39] a folosit fructe de bayberry „Wuzhong” ca material de testare pentru a studia efectul acoperirii hidroxipropil metilceluloză complexă cu riboflavină (HPMC) asupra calității și a proprietăților antioxidante ale fructelor de bayberry post-recoltare în timpul depozitării la 1 ℃. Efectul activității. Rezultatele au arătat că fructele de bayberry acoperite cu riboflavină compozit HPMC a fost mai eficientă decât acoperirea cu riboflavină sau HPMC unică, reducând efectiv rata de descompunere a fructelor de bayberry în timpul depozitării, prelungind astfel perioada de depozitare a fructelor.

În ultimii ani, oamenii au cerințe mai mari și mai mari pentru siguranța alimentelor. Cercetătorii de acasă și din străinătate și -au schimbat treptat concentrarea cercetării de la aditivi alimentari la materiale de ambalare. Prin adăugarea sau pulverizarea antioxidanților în materiale de ambalare, pot reduce oxidarea alimentelor. Efectul ratei de descompunere [40]. Antioxidanții naturali au fost preocupați pe scară largă din cauza siguranței lor ridicate și a efectelor bune asupra sănătății asupra corpului uman [40,41].

Antioxidantul frunzelor de bambus (AOB pentru scurt) este un antioxidant natural, cu parfum unic de bambus natural și o solubilitate bună cu apă. Acesta a fost listat în standardul național GB2760 și a fost aprobat de Ministerul Sănătății ca antioxidant pentru alimente naturale. Poate fi folosit și ca aditiv alimentar pentru produse din carne, produse acvatice și alimente pufoase [42].

Sun Lina etc. [42] a revizuit principalele componente și proprietăți ale antioxidanților cu frunze de bambus și au introdus aplicarea antioxidanților cu frunze de bambus în alimente. Adăugând 0,03% AOB la maioneză proaspătă, efectul antioxidant este cel mai evident în acest moment. În comparație cu aceeași cantitate de antioxidanți de polifenol de ceai, efectul său antioxidant este evident mai bun decât cel al polifenolilor de ceai; Adăugând 150% la bere la MG/L, proprietățile antioxidante și stabilitatea de depozitare a berii sunt semnificativ crescute, iar berea are o compatibilitate bună cu corpul vinului. Asigurând în același timp calitatea inițială a corpului vinului, crește și aroma și gustul moale al frunzelor de bambus [43].

În rezumat, hidroxipropil metilceluloză are proprietăți bune de formare a filmului și performanțe excelente. De asemenea, este un material verde și degradabil, care poate fi folosit ca film de ambalare în domeniul ambalajului [44-48]. Glicerolul și sorbitolul sunt ambele plastifiants solubili în apă. Adăugarea glicerolului sau sorbitolului la soluția de formare a filmului de celuloză poate îmbunătăți duritatea filmului hidroxipropil metilceluloză, crescând astfel alungirea la pauză a filmului [49-51]. Glutaraldehida este un dezinfectant utilizat frecvent. În comparație cu alte aldehide, este relativ sigur și are un grup dialdehidă în moleculă, iar viteza de reticulare este relativ rapidă. Poate fi utilizat ca o modificare încrucișată a filmului hidroxipropil metilceluloză. Poate ajusta solubilitatea în apă a filmului, astfel încât filmul să poată fi utilizat în mai multe ocazii [52-55]. Adăugarea de antioxidanți cu frunze de bambus la filmul hidroxipropil metilceluloză pentru a îmbunătăți proprietățile antioxidante ale filmului hidroxipropil metilceluloză și extinderea aplicației sale în ambalajele alimentare.

1.4 Propunerea subiectului

Din situația actuală de cercetare, filmele solubile în apă sunt compuse în principal din filme PVA, filme PEO, pe bază de amidon și pe bază de proteine ​​pe bază de apă. Ca material pe bază de petrol, PVA și PEO sunt resurse neregenerabile, iar procesul de producție al materiilor prime poate fi poluat. Deși Statele Unite, Japonia și alte țări au enumerat-o ca o substanță non-toxică, siguranța sa este încă deschisă la întrebare. Atât inhalarea, cât și ingestia sunt dăunătoare corpului [8] și nu poate fi numită chimie verde completă. Procesul de producție a materialelor solubile în apă pe bază de amidon și pe bază de proteine ​​este practic inofensivă, iar produsul este sigur, dar au dezavantajele formării de film dur, alungirea scăzută și ruperea ușoară. Prin urmare, în majoritatea cazurilor, acestea trebuie să fie pregătite prin amestecarea cu alte materiale, cum ar fi PVA. Valoarea de utilizare nu este mare. Prin urmare, este de o importanță deosebită să dezvoltăm un material nou, regenerabil, solubil în apă, cu performanțe excelente pentru a îmbunătăți defectele actualului film solubil în apă.

Hidroxipropil metilceluloza este un material polimer natural, care nu este doar bogat în resurse, ci și regenerabile. Are o solubilitate bună de apă și proprietăți de formare a filmelor și are condiții pentru pregătirea filmelor de ambalare solubile în apă. Prin urmare, această lucrare intenționează să pregătească un nou tip de film de ambalare solubil în apă, cu hidroxipropil metilceluloză ca materie primă și să-și optimizeze sistematic condițiile de preparare și raportul și să adauge plastifianți adecvați (glicerol și sorbitol). ), agent de legătură încrucișată (glutaraldehidă), antioxidant (antioxidant cu frunze de bambus) și își îmbunătățesc proprietățile, pentru a pregăti grupul hidroxipropil cu proprietăți mai bune, cum ar fi proprietăți mecanice, proprietăți optice, solubilități de apă și proprietăți antioxidante. Filmul de ambalare solubil în apă de metilceluloză are o importanță deosebită pentru aplicarea sa ca material de film de ambalare solubil în apă.

1.5 Conținut de cercetare

Conținutul cercetării este următorul:

1) Filmul de ambalare solubil în apă HPMC a fost preparat prin metoda de formare a filmelor de turnare a soluțiilor, iar proprietățile filmului au fost analizate pentru a studia influența concentrației de lichid de formare a filmului HPMC și temperatura de formare a filmului asupra performanței filmului de ambalare solubil în apă HPMC.

2) Pentru a studia efectele plastifiantilor de glicerol și sorbitol asupra proprietăților mecanice, a solubilității apei și a proprietăților optice ale filmelor de ambalare solubile în apă HPMC.

3) Studierea efectului agentului de reticulare a glutaraldehidei asupra solubilității apei, a proprietăților mecanice și a proprietăților optice ale filmelor de ambalare solubile în apă HPMC.

4) Pregătirea filmului de ambalare solubil în apă AOB/HPMC. Au fost studiate rezistența la oxidare, solubilitatea apei, proprietățile mecanice și proprietățile optice ale filmelor subțiri AOB/HPMC.

Capitolul 2 Pregătirea și proprietățile filmelor de ambalare solubile în apă hidroxipropil metil celuloză

2.1 Introducere

Hidroxipropil metilceluloză este un derivat natural de celuloză. Este non-toxic, non-poluant, regenerabil, stabil din punct de vedere chimic și are o solubilitate bună a apei și proprietăți de formare a filmului. Este un potențial material de film de ambalare solubil în apă.

Acest capitol va folosi hidroxipropil metilceluloză ca materie primă pentru a prepara soluție de hidroxipropil metilceluloză cu o fracție în masă de 2% până la 6%, va pregăti filmele de ambalare solubile în apă prin metoda de turnare a soluției și va studia efectele lichide care formează filmele de concentrație și temperatura de formare a filmului pe proprietățile mecanice, optice și de apă de apă. Proprietățile cristaline ale filmului au fost caracterizate prin difracție cu raze X, iar rezistența la tracțiune, alungirea la pauză, transmiterea ușoară și ceața filmului de ambalare hidroxipropil metilceluloză au fost analizate prin test de tracțiune, test optic și gradul de testare a apei și solubilitatea apei.

2.2 Departamentul experimental

2.2.1 Materiale și instrumente experimentale

2.2.2 Pregătirea specimenului

1) Cântărire: cântăriți o anumită cantitate de hidroxipropil metilceluloză cu un echilibru electronic.

2) dizolvare: Adăugați hidroxipropil metilceluloză cântărit în apa deionizată preparată, amestecați la temperatură normală și presiune până când este dizolvată complet, apoi lăsați -o să stea pentru o anumită perioadă de timp (defoaming) pentru a obține o anumită concentrație de compoziție. Lichid de membrană. Formulat la 2%, 3%, 4%, 5%și 6%.

3) Formarea de film: ① Pregătirea filmelor cu diferite concentrații de formare a filmului: injectarea soluțiilor de formare a filmelor HPMC de diferite concentrații în vase Petri de sticlă pentru a turna filme și a le plasa într-un cuptor de uscare explozivă la 40 ~ 50 ° C pentru a usca și a forma filme. Se prepara o peliculă de ambalare solubilă în apă hidroxipropil cu o grosime de 25-50 μm, iar pelicula este decojită și plasată într-o cutie de uscare pentru utilizare. ② Prepararea filmelor subțiri la diferite temperaturi de formare a filmelor (temperaturi în timpul uscării și formarea filmului): injectați soluția de formare a filmului cu o concentrație de 5% HPMC într-o farfurie Petri de sticlă și filme turnate la diferite temperaturi (30 ~ 70 ° C) Filmul a fost uscat într-un cuptor de uscare a aerului forțat. A fost preparată filmul de ambalare solubil în apă hidroxipropil cu o grosime de aproximativ 45 μm, iar pelicula a fost decojită și plasată într-o cutie de uscare pentru utilizare. Filmul preparată de ambalare a apei hidroxipropil metilceluloză este denumită pe scurt film HPMC.

2.2.3 Caracterizarea și măsurarea performanței

2.2.3.1 Analiza difracției cu raze X cu unghi larg (XRD)

Difracția cu raze X cu unghi larg (XRD) analizează starea cristalină a unei substanțe la nivel molecular. Difractometrul cu raze X de tip ARL/XTRA produs de compania Thermo ARL din Elveția a fost utilizat pentru determinare. Condiții de măsurare: Sursa de raze X a fost o linie Cu-Kα filtrată cu nichel (40kV, 40mA). Unghiul de scanare este de la 0 ° la 80 ° (2θ). Viteza de scanare 6 °/min.

2.2.3.2 Proprietăți mecanice

Rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmului sunt utilizate ca criterii pentru judecarea proprietăților sale mecanice, iar rezistența la tracțiune (rezistența la tracțiune) se referă la stres atunci când filmul produce deformarea maximă plastică uniformă, iar unitatea este MPA. Alungirea la pauză (alungirea ruperii) se referă la raportul dintre alungire atunci când filmul este rupt până la lungimea inițială, exprimată în %. Folosind tipul de testare electronic de testare a tensiunii universale electronice de tip Instron (5943), în miniatură a echipamentelor de testare a echipamentelor de testare GB13022-92 pentru proprietățile de tracțiune ale filmelor de plastic, testarea la 25 ° C, sunt testate 50%RH, selectați probe cu grosime uniformă și suprafață curată fără impurități sunt testate.

2.2.3.3 Proprietăți optice

Proprietățile optice sunt un indicator important al transparenței filmelor de ambalare, incluzând în principal transmisia și ceața filmului. Transmiterea și ceața filmelor au fost măsurate folosind un tester de nuanță de transmitere. Alegeți o probă de testare cu o suprafață curată și fără cute, așezați -l ușor pe suportul de testare, remediați -l cu o cană de aspirație și măsurați transmiterea ușoară și ceața filmului la temperatura camerei (25 ° C și 50%RH). Eșantionul este testat de 3 ori și se ia valoarea medie.

2.2.3.4 Solubilitate în apă

Tăiați o peliculă de 30 mm × 30 mm cu o grosime de aproximativ 45 μm, adăugați 100 ml de apă la un pahar de 200 ml, așezați filmul în centrul suprafeței de apă nemișcate și măsurați timpul pentru ca filmul să dispară complet [56]. Fiecare eșantion a fost măsurat de 3 ori și a fost luată valoarea medie, iar unitatea a fost min.

2.2.4 Prelucrarea datelor

Datele experimentale au fost procesate de Excel și trasate de Software -ul de origine.

2.3 Rezultate și discuții

2.3.1.1 Modele XRD ale filmelor subțiri HPMC sub diferite concentrații de soluții de formare a filmului

Fig.2.1 XRD de filme HPMC sub conținut diferit de HP

Difracția cu raze X cu unghi larg este analiza stării cristaline a substanțelor la nivel molecular. Figura 2.1 este modelul de difracție XRD a filmelor subțiri HPMC sub diferite concentrații de soluție de formare a filmelor. Există două vârfuri de difracție [57-59] (aproape 9,5 ° și 20,4 °) în filmul HPMC din figură. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea concentrației de HPMC, vârfurile de difracție ale filmului HPMC în jurul valorii de 9,5 ° și 20,4 ° sunt mai întâi îmbunătățite. Și apoi a slăbit, gradul de aranjare moleculară (aranjament ordonat) a crescut mai întâi și apoi a scăzut. Când concentrația este de 5%, aranjarea ordonată a moleculelor HPMC este optimă. Motivul fenomenului de mai sus poate fi acela odată cu creșterea concentrației de HPMC, numărul de nuclei de cristal în soluția de formare a filmului crește, ceea ce face ca aranjamentul molecular HPM să fie mai regulat. Când concentrația HPMC depășește 5%, vârful de difracție XRD al filmului slăbește. Din punctul de vedere al aranjamentului lanțului molecular, când concentrația de HPMC este prea mare, vâscozitatea soluției de formare a filmului este prea mare, ceea ce face dificilă mișcarea lanțurilor moleculare și nu poate fi aranjată în timp, ceea ce determină scăderea gradului de ordonare a filmelor HPMC.

2.3.1.2 Proprietăți mecanice ale filmelor subțiri HPMC sub diferite concentrații de soluții de formare a filmelor.

Rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmului sunt utilizate ca criterii pentru judecarea proprietăților sale mecanice, iar rezistența la tracțiune se referă la stresul atunci când filmul produce deformarea maximă plastică uniformă. Alungirea la pauză este raportul dintre deplasare și lungimea inițială a filmului la pauză. Măsurarea proprietăților mecanice ale filmului poate judeca aplicarea acestuia în unele domenii.

Fig.2.2 Efectul conținutului diferit al HPMC asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC

Din Fig. 2.2, tendința schimbătoare de rezistență la tracțiune și alungire la ruperea filmului HPMC în diferite concentrații de soluție de formare a filmului, se poate observa că rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmului HPMC au crescut mai întâi odată cu creșterea concentrației de soluție de formare a filmului HPMC. Când concentrația de soluție este de 5%, proprietățile mecanice ale filmelor HPMC sunt mai bune. Acest lucru se datorează faptului că atunci când concentrația de lichid care formează filmul este scăzută, vâscozitatea soluției este scăzută, interacțiunea dintre lanțurile moleculare este relativ slabă, iar moleculele nu pot fi aranjate într-o manieră ordonată, astfel încât capacitatea de cristalizare a filmului este scăzută, iar proprietățile sale mecanice sunt slabe; Când concentrația de lichid care formează filmul este de 5 %, proprietățile mecanice ating valoarea optimă; Pe măsură ce concentrația lichidului care formează filmul continuă să crească, turnarea și difuzarea soluției devin mai dificile, ceea ce duce la o grosime neuniformă a filmului HPMC obținut și mai multe defecte de suprafață [60], ceea ce duce la o scădere a proprietăților mecanice ale filmelor HPMC. Prin urmare, concentrația de 5% soluție de formare a filmului HPMC este cea mai potrivită. Performanța filmului obținut este, de asemenea, mai bună.

2.3.1.3 Proprietăți optice ale filmelor subțiri HPMC sub diferite concentrații de soluții de formare a filmelor

În filmele de ambalare, transmiterea ușoară și ceața sunt parametri importanți care indică transparența filmului. Figura 2.3 prezintă tendințele schimbării de transmitere și ceață a filmelor HPMC în diferite concentrații de lichid care formează filme. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului HPMC, transmiterea filmului HPMC a scăzut treptat, iar ceața a crescut semnificativ odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului.

Fig.2.3 Efectul conținutului diferit al HPMC asupra proprietății optice a filmelor HPMC

Există două motive principale: în primul rând, din perspectiva concentrației de număr a fazei dispersate, când concentrația este scăzută, concentrația de număr are un efect dominant asupra proprietăților optice ale materialului [61]. Prin urmare, odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului HPMC, densitățile filmului sunt reduse. Transmiterea ușoară a scăzut semnificativ, iar ceața a crescut semnificativ. În al doilea rând, din analiza procesului de realizare a filmului, se poate datora faptului că filmul a fost realizat prin metoda de formare a filmului de turnare a soluției. Creșterea dificultății de alungire duce la scăderea netezimii suprafeței filmului și la scăderea proprietăților optice ale filmului HPMC.

2.3.1.4 Solubilitatea în apă a filmelor subțiri HPMC sub diferite concentrații de lichid care formează filmele

Solubilitatea în apă a filmelor solubile în apă este legată de concentrația lor de formare a filmului. Tăiați filmele de 30 mm × 30mm realizate cu diferite concentrații de formare a filmului și marcați filmul cu „+” pentru a măsura timpul pentru ca filmul să dispară complet. Dacă filmul se înfășoară sau se lipește de pereții paharului, testați. Figura 2.4 este diagrama de tendință a solubilității în apă a filmelor HPMC în diferite concentrații de lichid care formează filmele. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea concentrației de lichid care formează peliculă, timpul solubil în apă al filmelor HPMC devine mai lung, ceea ce indică faptul că solubilitatea în apă a filmelor HPMC scade. Se speculează că motivul poate fi acela că odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului HPMC, vâscozitatea soluției crește, iar forța intermoleculară se întărește după gelare, ceea ce duce la slăbirea difuzivității filmului HPMC în apă și la scăderea solubilității în apă.

Fig.2.4 Efectul conținutului diferit al HPMC asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC

2.3.2 Efectul temperaturii de formare a filmului asupra filmelor subțiri HPMC

2.3.2.1 Modele XRD ale filmelor subțiri HPMC la diferite temperaturi de formare

Fig.2.5 XRD de filme HPMC la diferite temperaturi de formare a filmului

Figura 2.5 prezintă tiparele XRD ale filmelor subțiri HPMC la diferite temperaturi de formare a filmelor. Două vârfuri de difracție la 9,5 ° și 20,4 ° au fost analizate pentru filmul HPMC. Din perspectiva intensității vârfurilor de difracție, odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, vârfurile de difracție în cele două locuri au crescut mai întâi și apoi a slăbit, iar capacitatea de cristalizare a crescut mai întâi și apoi a scăzut. Când temperatura de formare a filmului a fost de 50 ° C, aranjarea ordonată a moleculelor HPMC din perspectiva efectului temperaturii asupra nucleării omogene, când temperatura este scăzută, vâscozitatea soluției este mare, rata de creștere a nucleelor ​​de cristal este mică, iar cristalizarea este dificilă; Pe măsură ce temperatura de formare a filmului crește treptat, rata de nucleare crește, mișcarea lanțului molecular este accelerată, lanțul molecular este ușor aranjat în jurul nucleului de cristal într-o manieră ordonată și este mai ușor să formați cristalizare, astfel încât cristalizarea va atinge valoarea maximă la o anumită temperatură; Dacă temperatura de formare a filmului este prea mare, mișcarea moleculară este prea violentă, formarea nucleului de cristal este dificilă, iar formarea eficienței nucleare este scăzută și este dificil de format cristale [62,63]. Prin urmare, cristalinitatea filmelor HPMC crește mai întâi și apoi scade odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului.

2.3.2.2 Proprietăți mecanice ale filmelor subțiri HPMC la diferite temperaturi de formare a filmelor

Schimbarea temperaturii de formare a filmului va avea un anumit grad de influență asupra proprietăților mecanice ale filmului. Figura 2.6 prezintă tendința schimbării rezistenței la tracțiune și alungirea la pauză a filmelor HPMC la diferite temperaturi care formează. În același timp, a arătat o tendință de creștere mai întâi și apoi în scădere. Când temperatura de formare a filmului a fost de 50 ° C, rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmului HPMC au atins valorile maxime, care au fost de 116 MPa, respectiv 32%.

Fig.2.6 Efectul temperaturii de formare a filmului asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC

Din perspectiva aranjamentului molecular, cu cât este mai mare aranjamentul ordonat al moleculelor, cu atât rezistența la tracțiune este mai bună [64]. Din Fig. 2.5 modele XRD ale filmelor HPMC la diferite temperaturi de formare a filmului, se poate observa că odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, aranjarea ordonată a moleculelor HPMC crește mai întâi și apoi scade. Când temperatura de formare a filmului este de 50 ° C, gradul de aranjare ordonat este cel mai mare, astfel încât rezistența la tracțiune a filmelor HPMC crește mai întâi și apoi scade odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, iar valoarea maximă apare la temperatura de formare a filmului de 50 ℃. Alungirea la pauză arată o tendință de creștere mai întâi și apoi în scădere. Motivul poate fi ca, odată cu creșterea temperaturii, aranjarea ordonată a moleculelor crește mai întâi și apoi scade, iar structura cristalină formată în matricea polimerică este dispersată în matricea polimerică necristalizată. În matrice, se formează o structură fizică reticulată, care joacă un anumit rol în întărire [65], promovând astfel alungirea la pauză a filmului HPMC pentru a apărea un vârf la temperatura de formare a filmului de 50 ° C.

2.3.2.3 Proprietăți optice ale filmelor HPMC la diferite temperaturi care formează filme

Figura 2.7 este curba de schimbare a proprietăților optice ale filmelor HPMC la diferite temperaturi de formare a filmului. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, transmiterea filmului HPMC crește treptat, ceața scade treptat, iar proprietățile optice ale filmului HPMC devin treptat mai bune.

Fig.2.7 Efectul temperaturii de formare a filmului asupra proprietății optice a HPMC

În funcție de influența moleculelor de temperatură și de apă asupra filmului [66], când temperatura este scăzută, moleculele de apă există în HPMC sub formă de apă legată, dar această apă legată se va volatiliza treptat, iar HPMC este în stare de sticlă. Volatilizarea filmului formează găuri în HPMC, iar apoi împrăștierea se formează la găurile după iradierea ușoară [67], astfel încât transmiterea ușoară a filmului este scăzută, iar ceața este ridicată; Pe măsură ce temperatura crește, segmentele moleculare ale HPMC încep să se miște, găurile formate după volatilizarea apei sunt umplute, găurile scad treptat, gradul de împrăștiere a luminii la găuri scade, iar transmisia crește [68], deoarece transmisia luminii a filmului crește și cea de nuanță scade.

2.3.2.4 Solubilitatea în apă a filmelor HPMC la diferite filme care formează temperaturi

Figura 2.8 prezintă curbele de solubilitate a apei ale filmelor HPMC la diferite temperaturi de formare a filmului. Din figura se poate observa că timpul de solubilitate în apă a filmelor HPMC crește odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, adică, solubilitatea în apă a filmelor HPMC devine mai gravă. Odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, rata de evaporare a moleculelor de apă și rata de gelare sunt accelerate, mișcarea lanțurilor moleculare este accelerată, distanța moleculară este redusă, iar aranjamentul molecular pe suprafața filmului este mai dens, ceea ce face dificilă să intre molecule de apă între moleculele HPMC. Solubilitatea apei este, de asemenea, redusă.

Fig.2.8 Efectul temperaturii de formare a filmului asupra solubilității în apă a filmului HPMC

2.4 Rezumatul acestui capitol

În acest capitol, hidroxipropil metilceluloză a fost utilizat ca materie primă pentru a prepara filmul de ambalare solubil în apă HPMC prin metoda de formare a filmelor de turnare a soluției. Cristalinitatea filmului HPMC a fost analizată prin difracția XRD; Proprietățile mecanice ale filmului de ambalare solubil în apă HPMC au fost testate și analizate printr-o mașină de testare a tensiunii universale micro-electronice universale, iar proprietățile optice ale filmului HPMC au fost analizate printr-un tester de nuanță de transmisie de lumină. Timpul de dizolvare în apă (timpul de solubilitate a apei) este utilizat pentru a analiza solubilitatea cu apă. Următoarele concluzii sunt trase din cercetările de mai sus:

1) Proprietățile mecanice ale filmelor HPMC au crescut mai întâi și apoi au scăzut odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului și, în primul rând, au crescut și apoi au scăzut odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului. Când concentrația soluției de formare a filmului HPMC a fost de 5%, iar temperatura de formare a filmului a fost de 50 ° C, proprietățile mecanice ale filmului sunt bune. În acest moment, rezistența la tracțiune este de aproximativ 116MPa, iar alungirea la pauză este de aproximativ 31%;

2) proprietățile optice ale filmelor HPMC scad odată cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului și cresc treptat odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului; În mod cuprinzător, considerați că concentrația soluției de formare a filmului nu trebuie să depășească 5%, iar temperatura de formare a filmului nu trebuie să depășească 50 ° C

3) Solubilitatea în apă a filmelor HPMC a arătat o tendință descendentă cu creșterea concentrației soluției de formare a filmului și creșterea temperaturii de formare a filmului. Când s-a utilizat concentrația de 5% soluție de formare a filmului HPMC și temperatura de formare a filmului de 50 ° C, timpul de dizolvare a apei a filmului a fost de 55 min.

Capitolul 3 Efectele plastifianților asupra filmelor de ambalare solubile în apă HPMC

3.1 Introducere

Ca un nou tip de material natural polimeric HPMC, filmul de ambalare solubil în apă, are o perspectivă bună de dezvoltare. Hidroxipropil metilceluloză este un derivat natural de celuloză. Este non-toxic, non-poluant, regenerabil, stabil din punct de vedere chimic și are proprietăți bune. Solubil în apă și formarea filmului, este un potențial material de ambalaj solubil în apă.

Capitolul precedent a discutat despre prepararea filmului de ambalare solubil în apă HPMC prin utilizarea hidroxipropilului metilceluloză ca materie primă prin metoda de formare a filmelor de turnare a soluției și efectul concentrației lichide de formare a filmului și a temperaturii de formare a filmului pe filmul de ambalare hidroxipropil metilceluloză. Impactul performanței. Rezultatele arată că rezistența la tracțiune a filmului este de aproximativ 116MPa, iar alungirea la pauză este de 31% în condiții optime de concentrație și proces. Duritatea unor astfel de filme este slabă în unele aplicații și are nevoie de îmbunătățiri suplimentare.

În acest capitol, hidroxipropil metilceluloză este încă utilizat ca materie primă, iar pelicula de ambalare solubilă în apă este preparată prin metoda de formare a filmelor de turnare a soluțiilor. , alungire la pauză), proprietăți optice (transmisie, ceață) și solubilitatea apei.

3.2 Departamentul experimental

3.2.1 Materiale și instrumente experimentale

Tabelul 3.1 Materiale și specificații experimentale

Tabelul 3.2 Instrumente și specificații experimentale

3.2.2 Pregătirea eșantionului

1) Cântarea: cântăriți o anumită cantitate de hidroxipropil metilceluloză (5%) și sorbitol (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) cu un sold electronic și utilizați o seringă pentru a măsura alcoolul glicerolului (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).

2) dizolvare: Adăugați hidroxipropil metilceluloză cântărit în apa deionizată preparată, amestecați la temperatură normală și presiune până când este dizolvată complet, apoi adăugați glicerol sau sorbitol în diferite fracții de masă. În soluția de hidroxipropil metilceluloză, amestecați pentru o perioadă de timp pentru a o face uniform amestecată și lăsați-o să stea timp de 5 minute (defoaming) pentru a obține o anumită concentrație de lichid care formează peliculă.

3) Filmarea: injectați lichidul care formează filmul într-o farfurie Petri de sticlă și aruncați-l pentru a forma un film, lăsați-l să stea pentru o anumită perioadă de timp pentru a-l face gel, apoi puneți-l într-un cuptor de uscare de explozie pentru a se usca și a forma un film pentru a face o peliculă cu o grosime de 45 μm. După ce filmul este plasat într -o cutie de uscare pentru utilizare.

3.2.3 Caracterizarea și testarea performanței

3.2.3.1 Analiza spectroscopiei de absorbție în infraroșu (FT-IR)

Spectroscopia de absorbție în infraroșu (FTIR) este o metodă puternică pentru a caracteriza grupurile funcționale conținute în structura moleculară și pentru a identifica grupurile funcționale. Spectrul de absorbție în infraroșu al filmului de ambalare HPMC a fost măsurat folosind un spectrometru cu infraroșu transformat Nicolet 5700 Fourier, produs de Thermoelectric Corporation. Metoda de film subțire a fost utilizată în acest experiment, intervalul de scanare a fost de 500-4000 cm-1, iar numărul de scanare a fost de 32. Filmele de eșantion au fost uscate într-un cuptor de uscare la 50 ° C timp de 24 de ore pentru spectroscopie cu infraroșu.

3.2.3.2 Analiza difracției cu raze X cu unghi larg (XRD): La fel ca 2.2.3.1

3.2.3.3 Determinarea proprietăților mecanice

Rezistența la tracțiune și alungirea la pauză a filmului sunt utilizate ca parametri pentru judecarea proprietăților sale mecanice. Alungirea la pauză este raportul dintre deplasare și lungimea inițială atunci când filmul este rupt, în %. Folosind Instron (5943) Miniatura Electronic Electronic Universal TESSILE MASHIMESE DE TESTAREA ECHIPAMENTULUI DE TESTARE DE INSTRON (Shanghai), în conformitate cu metoda de testare GB13022-92 Pentru proprietățile de tracțiune ale filmelor de plastic, testați la 25 ° C, sunt testate condiții de 50% RH, selectați probe cu grosime uniformă și suprafață curată fără impurități sunt testate.

3.2.3.4 Determinarea proprietăților optice: La fel ca 2.2.3.3

3.2.3.5 Determinarea solubilității în apă

Tăiați o peliculă de 30 mm × 30 mm cu o grosime de aproximativ 45 μm, adăugați 100 ml de apă la un pahar de 200 ml, așezați filmul în centrul suprafeței de apă nemișcate și măsurați timpul pentru ca filmul să dispară complet [56]. Fiecare eșantion a fost măsurat de 3 ori și a fost luată valoarea medie, iar unitatea a fost min.

3.2.4 Prelucrarea datelor

Datele experimentale au fost procesate de Excel, iar graficul a fost tras de software -ul de origine.

3.3 Rezultate și discuții

3.3.1 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra spectrului de absorbție în infraroșu al filmelor HPMC

(a) Glicerol (b) Sorbitol

Fig.3.1 FT-IR din filmele HPMC sub diferite glicerol sau concentrat de sorbitol

Spectroscopia de absorbție în infraroșu (FTIR) este o metodă puternică pentru a caracteriza grupurile funcționale conținute în structura moleculară și pentru a identifica grupurile funcționale. Figura 3.1 prezintă spectrele infraroșii ale filmelor HPMC cu diferite adăugări de glicerol și sorbitol. Din figură se poate observa că vârfurile caracteristice ale vibrațiilor scheletului de filme HPMC sunt în principal în cele două regiuni: 2600 ~ 3700cm-1 și 750 ~ 1700cm-1 [57-59], 3418cm-1

Benzile de absorbție din apropiere sunt cauzate de vibrația de întindere a legăturii OH, 2935cm-1 este vârful de absorbție de -Ch2, 1050cm-1 este vârful de absorbție al -co- și -coc- pe grupele hidroxilice primare și secundare, iar 1657cm-1 este vârful de absorbție al grupului de hidroxipil. Vârful de absorbție al grupului hidroxil în vibrația de întindere a cadrului, 945cm -1 este vârful de absorbție de balansare -ch3 [69]. Vârfurile de absorbție la 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 și 945cm-1 sunt atribuite vibrațiilor de deformare asimetrice, simetrice, vibrațiile de îndoire în plan și, respectiv, în afara planului -ch3, respectiv [18]. După plasticizare, nu au apărut noi vârfuri de absorbție în spectrul infraroșu al filmului, ceea ce indică faptul că HPMC nu a suferit schimbări esențiale, adică plastifiantul nu a distrus structura sa. Odată cu adăugarea glicerolului, vârful de vibrații de întindere a -OH la 3418cm-1 de film HPMC a slăbit, iar vârful de absorbție la 1657cm-1, vârfurile de absorbție la 1050cm-1 a slăbit, iar vârfurile de absorbție ale grupurilor de hidroxil -co și -Coc- pe grupurile de hidroxil primare și secundare au slăbit; Odată cu adăugarea de sorbitol la filmul HPMC, Vibrația de întindere -OH a vârfului la 3418cm-1 a slăbit, iar vârfurile de absorbție la 1657cm-1 a slăbit. . Modificările acestor vârfuri de absorbție sunt cauzate în principal de efecte inductive și legare intermoleculară de hidrogen, ceea ce le fac să se schimbe cu benzile adiacente -CH3 și -CH2. Datorită micului, introducerea substanțelor moleculare împiedică formarea legăturilor intermoleculare de hidrogen, astfel încât rezistența la tracțiune a filmului plasticizat scade [70].

3.3.2 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra modelelor XRD ale filmelor HPMC

(a) Glicerol (b) Sorbitol

Fig.3.2 XRD de filme HPMC sub diferite glicerol sau concentra de sorbitolum

Difracția cu raze X cu unghi larg (XRD) analizează starea cristalină a substanțelor la nivel molecular. Difractometrul cu raze X de tip ARL/XTRA produs de compania Thermo ARL din Elveția a fost utilizat pentru determinare. Figura 3.2 este modelele XRD ale filmelor HPMC cu diferite adăugări de glicerol și sorbitol. Odată cu adăugarea de glicerol, intensitatea difracției vârfuri la 9,5 ° și 20,4 ° a slăbit ambele; Odată cu adăugarea de sorbitol, când cantitatea de adăugare a fost de 0,15%, vârful de difracție la 9,5 ° a fost îmbunătățit, iar vârful de difracție la 20,4 ° a fost slăbit, dar totalul de vârf de difracție a fost mai mic decât cel al filmului HPMC fără sorbitol. Odată cu adăugarea continuă a sorbitolului, vârful de difracție la 9,5 ° a slăbit din nou, iar vârful de difracție la 20,4 ° nu s -a schimbat semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că adăugarea de molecule mici de glicerol și sorbitol perturbă aranjarea ordonată a lanțurilor moleculare și distruge structura cristalină originală, reducând astfel cristalizarea filmului. Din figura se poate observa că glicerolul are o influență mare asupra cristalizării filmelor HPMC, ceea ce indică faptul că glicerolul și HPMC au o compatibilitate bună, în timp ce sorbitolul și HPMC au o compatibilitate slabă. Din analiza structurală a plastifianților, sorbitolul are o structură inelului de zahăr similar cu cea a celulozei, iar efectul său de piedici steric este mare, ceea ce duce la o interpenetrare slabă între moleculele de sorbitol și moleculele de celuloză, deci are un efect redus asupra cristalizării celulozei.

[48].

3.3.3 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC

Rezistența la tracțiune și alungirea la ruperea filmului sunt utilizate ca parametri pentru a -și judeca proprietățile mecanice, iar măsurarea proprietăților mecanice poate judeca aplicarea sa în anumite domenii. Figura 3.3 prezintă modificarea rezistenței la tracțiune și a alungirii la pauză a filmelor HPMC după adăugarea de plastifianți.

Fig.3.3 Efectul glicerolului sau al sorbitolumonului asupra proprietăților mașinii filmelor HPMC

Se poate observa din figura 3.3 (a) că, odată cu adăugarea glicerolului, alungirea la pauză a filmului HPMC crește mai întâi și apoi scade, în timp ce rezistența la tracțiune scade mai întâi rapid, apoi crește lent și apoi continuă să scadă. Alungirea la ruperea filmului HPMC a crescut mai întâi și apoi a scăzut, deoarece glicerolul are mai multe grupuri hidrofile, ceea ce face ca materialul și moleculele de apă să aibă un efect puternic de hidratare [71], îmbunătățind astfel flexibilitatea filmului. Odată cu creșterea continuă a adăugării glicerolului, alungirea la ruperea filmului HPMC scade, acest lucru se datorează faptului că glicerolul face ca lanțul molecular HPMC să fie mai mare, iar înțelegerea dintre macromolecule, punctul este redus, iar filmul este predispus la rupere atunci când filmul este stresat, reducând prin urmare, reducând alungirea la ruperea filmului. Motivul scăderii rapide a rezistenței la tracțiune este: Adăugarea de molecule mici de glicerol tulbură aranjamentul strâns dintre lanțurile moleculare HPMC, slăbește forța de interacțiune dintre macromolecule și reduce rezistența la tracțiune a filmului; Rezistența la tracțiune O creștere mică, din perspectiva aranjamentului lanțului molecular, glicerolul adecvat crește flexibilitatea lanțurilor moleculare HPMC într -o anumită măsură, promovează aranjarea lanțurilor moleculare polimerice și face ca rezistența la tracțiune a filmului să crească ușor; Cu toate acestea, atunci când există prea mult glicerol, lanțurile moleculare sunt deconectate în același timp cu aranjamentul ordonat, iar rata de deconectare este mai mare decât cea a aranjamentului ordonat [72], ceea ce reduce cristalizarea filmului, rezultând o rezistență redusă la tracțiune a filmului HPMC. Deoarece efectul de întărire este în detrimentul rezistenței la tracțiune a filmului HPMC, cantitatea de glicerol adăugată nu ar trebui să fie prea mare.

Așa cum se arată în figura 3.3 (b), odată cu adăugarea de sorbitol, alungirea la pauză a filmului HPMC a crescut mai întâi și apoi a scăzut. Când cantitatea de sorbitol a fost de 0,15%, alungirea la pauză a filmului HPMC a ajuns la 45%, iar apoi alungirea la pauză a filmului a scăzut treptat din nou. Rezistența la tracțiune scade rapid, apoi fluctuează în jur de 50MP cu adăugarea continuă a sorbitolului. Se poate observa că atunci când cantitatea de sorbitol adăugată este de 0,15%, efectul de plasticizare este cel mai bun. Acest lucru se datorează faptului că adăugarea de molecule mici de sorbitol perturbă aranjarea regulată a lanțurilor moleculare, ceea ce face ca decalajul dintre molecule să fie mai mare, forța de interacțiune este redusă, iar moleculele sunt ușor de alunecat, astfel încât alungirea la ruperea filmului crește și scăderea rezistenței la tracțiune. Pe măsură ce cantitatea de sorbitol a continuat să crească, alungirea la ruperea filmului a scăzut din nou, deoarece moleculele mici de sorbitol au fost dispersate pe deplin între macromolecule, ceea ce a dus la reducerea treptată a punctelor de strângere între macromolecule și scăderea alungirii la ruperea filmului.

Compararea efectelor de plastifiant ale glicerolului și sorbitolului asupra filmelor HPMC, adăugând 0,15% glicerol poate crește alungirea la pauză a filmului la aproximativ 50%; În timp ce adăugați 0,15% sorbitol poate crește doar alungirea la pauză a filmului, rata atinge aproximativ 45%. Rezistența la tracțiune a scăzut, iar scăderea a fost mai mică atunci când s -a adăugat glicerol. Se poate observa că efectul de plastifiant al glicerolului asupra filmului HPMC este mai bun decât cel al sorbitolului.

3.3.4 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC

(a) Glicerol (b) Sorbitol

Fig.3.4 Efectul proprietății optice de glicerol sau sorbitolumon a filmelor HPMC

Transmiterea ușoară și ceața sunt parametri importanți ai transparenței filmului de ambalare. Vizibilitatea și claritatea mărfurilor ambalate depind în principal de transmiterea ușoară și de ceața filmului de ambalare. Așa cum se arată în figura 3.4, adăugarea de glicerol și sorbitol amândoi a afectat proprietățile optice ale filmelor HPMC, în special ceața. Figura 3.4 (a) este un grafic care arată efectul adăugării glicerolului asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC. Odată cu adăugarea de glicerol, transmiterea filmelor HPMC a crescut mai întâi și apoi a scăzut, atingând o valoare maximă în jur de 0,25%; Ceara a crescut rapid și apoi lent. Din analiza de mai sus se poate observa că atunci când cantitatea de adăugare a glicerolului este de 0,25%, proprietățile optice ale filmului sunt mai bune, astfel încât cantitatea de adăugare de glicerol nu trebuie să depășească 0,25%. Figura 3.4 (b) este un grafic care arată efectul adăugării sorbitolului asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC. Din figură se poate observa că, odată cu adăugarea de sorbitol, ceața de filme HPMC crește mai întâi, apoi scade lent și apoi crește, iar transmitența crește mai întâi și apoi crește. a scăzut, iar transmiterea ușoară și ceata au apărut vârfuri în același timp când cantitatea de sorbitol a fost de 0,45%. Se poate observa că atunci când cantitatea de sorbitol adăugată este cuprinsă între 0,35 și 0,45%, proprietățile sale optice sunt mai bune. Comparând efectele glicerolului și sorbitolului asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC, se poate observa că sorbitolul are un efect redus asupra proprietăților optice ale filmelor.

În general, materialele cu o transmisie de lumină ridicată vor avea ceață mai mică și invers, dar acest lucru nu este întotdeauna cazul. Unele materiale au o transmisie ridicată a luminii, dar și valori mari de ceață, cum ar fi filme subțiri precum sticla înghețată [73]. Filmul pregătit în acest experiment poate alege plastifiantul corespunzător și cantitatea de adăugare în funcție de nevoi.

3.3.5 Efectele glicerolului și sorbitolului asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC

(a) Glicerol （B） Sorbitol

Fig.3.5 Efectul solubilității cu apă glicerol sau sorbitolumon al filmelor HPMC

Figura 3.5 arată efectul glicerolului și sorbitolului asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC. Din figura se poate observa că, odată cu creșterea conținutului de plastifiant, timpul de solubilitate în apă a filmului HPMC este prelungit, adică solubilitatea în apă a filmului HPMC scade treptat, iar glicerolul are un impact mai mare asupra solubilității în apă a filmului HPMC decât sorbitolul. Motivul pentru care hidroxipropil metilceluloză are o solubilitate bună a apei este din cauza existenței unui număr mare de grupe hidroxil în molecula sa. Din analiza spectrului infraroșu, se poate observa că, odată cu adăugarea de glicerol și sorbitol, vârful de vibrație hidroxil a filmului HPMC slăbește, ceea ce indică faptul că numărul de grupuri hidroxil din molecula HPMC scade și grupul hidrofil scade, astfel încât solubilitatea apei a filmului HPMC scade.

3.4 Secțiuni ale acestui capitol

Prin analiza performanței de mai sus a filmelor HPMC, se poate observa că glicerolul și sorbitolul plastifiantului îmbunătățesc proprietățile mecanice ale filmelor HPMC și cresc alungirea la pauză a filmelor. Când adăugarea de glicerol este de 0,15%, proprietățile mecanice ale filmelor HPMC sunt relativ bune, rezistența la tracțiune este de aproximativ 60MPa, iar alungirea la pauză este de aproximativ 50%; Când adăugarea de glicerol este de 0,25%, proprietățile optice sunt mai bune. Când conținutul de sorbitol este de 0,15%, rezistența la tracțiune a filmului HPMC este de aproximativ 55MPa, iar alungirea la pauză crește până la aproximativ 45%. Când conținutul sorbitolului este de 0,45%, proprietățile optice ale filmului sunt mai bune. Ambii plastifianți au redus solubilitatea în apă a filmelor HPMC, în timp ce sorbitolul a avut un efect mai mic asupra solubilității în apă a filmelor HPMC. Comparația efectelor celor doi plastifianți asupra proprietăților filmelor HPMC arată că efectul de plastifiant al glicerolului asupra filmelor HPMC este mai bun decât cel al sorbitolului.

Capitolul 4 Efectele agenților de reticulare asupra filmelor de ambalare solubile în apă HPMC

4.1 Introducere

Hidroxipropil metilceluloză conține o mulțime de grupe hidroxil și grupe hidroxipropoxi, deci are o solubilitate bună în apă. Această lucrare folosește solubilitatea sa bună a apei pentru a pregăti un nou film de ambalare solubil în apă verde și ecologic. În funcție de aplicarea filmului solubil în apă, în majoritatea aplicațiilor este necesară o dizolvare rapidă a filmului solubil în apă, dar uneori se dorește o dizolvare întârziată [21].

Prin urmare, în acest capitol, glutaraldehida este utilizată ca agent de reticulare modificat pentru filmul de ambalare solubil în apă al hidroxipropilului metilceluloză, iar suprafața sa este reticulată pentru a modifica filmul pentru a reduce solubilitatea apei a filmului și a întârzia timpul de solubilitate a apei. Au fost studiate în principal efectele diferitelor adaosuri de volum de glutaraldehidă asupra solubilității apei, proprietăților mecanice și proprietăților optice ale filmelor hidroxipropil metilceluloză.

4.2 Partea experimentală

4.2.1 Materiale și instrumente experimentale

Tabelul 4.1 Materiale și specificații experimentale

4.2.2 Pregătirea specimenului

1) cântărirea: cântăriți o anumită cantitate de hidroxipropil metilceluloză (5%) cu un echilibru electronic;

2) Dissolution: the weighed hydroxypropyl methylcellulose is added to the prepared deionized water, stirred at room temperature and pressure until completely dissolved, and then different amounts of glutaraldehyde (0.19% 0.25% 0.31%, 0.38%, 0.44%), stirred evenly, let stand for a certain period of time (defoaming), and the film-forming liquid with different Se obține sume adăugate cu glutaraldehidă;

3) Filmul: injectați filmul care formează lichid în vasul Petri de sticlă și aruncați filmul, puneți -l în cutia de uscare a aerului de 40 ~ 50 ° C pentru a usca filmul, a face o peliculă cu o grosime de 45 μm, a descoperi filmul și a -l pune în cutia de uscare pentru rezervă.

4.2.3 Caracterizarea și testarea performanței

4.2.3.1 Analiza spectroscopiei de absorbție în infraroșu (FT-IR)

Aspiția cu infraroșu a filmelor HPMC a fost determinată folosind spectrometrul cu infraroșu Nicolet 5700 Fourier produs de compania termoelectrică americană Close the Spectrum.

4.2.3.2 Analiza difracției cu raze X cu unghi larg (XRD)

Difracția cu raze X cu unghi larg (XRD) este analiza stării de cristalizare a unei substanțe la nivel molecular. În această lucrare, starea de cristalizare a filmului subțire a fost determinată folosind un difractometru cu raze X ARL/XTRA produs de Thermo ARL al Elveției. Condiții de măsurare: Sursa de raze X este o linie Cu-Kα cu filtru de nichel (40 kV, 40 mA). Unghiul de scanare de la 0 ° la 80 ° (2θ). Viteza de scanare 6 °/min.

4.2.3.3 Determinarea solubilității în apă: la fel ca 2.2.3.4

4.2.3.4 Determinarea proprietăților mecanice

Folosind Instron (5943) Miniatura Electronic Electronic Universal TENSIL TESTING MASKENTAMENT DE TESTARE A TOTULUI DE TESTARE A INSTRON (Shanghai), conform metodei de testare GB13022-92 Pentru proprietățile de tracțiune ale filmelor din plastic, testați la 25 ° C, sunt testate 50% RH, selecția probe cu grosime uniformă și suprafață curată fără impurități sunt testate.

4.2.3.5 Determinarea proprietăților optice

Folosind un tester de nuanță de transmisie ușoară, selectați o probă care trebuie testată cu o suprafață curată și fără cute și măsurați transmisia de lumină și ceața filmului la temperatura camerei (25 ° C și 50%RH).

4.2.4 Prelucrarea datelor

Datele experimentale au fost procesate de Excel și graficate de Software -ul Origin.

4.3 Rezultate și discuții

4.3.1 Spectre de absorbție în infraroșu al filmelor HPMC cu glutaraldehidă înclinată

Fig.4.1 ft-ir de filme HPMC sub conținut diferit de glutaraldehidă

Spectroscopia de absorbție în infraroșu este un mijloc puternic pentru a caracteriza grupurile funcționale conținute în structura moleculară și pentru a identifica grupurile funcționale. Pentru a înțelege în continuare modificările structurale ale hidroxipropilului metilceluloză după modificare, testele infraroșii au fost efectuate pe filme HPMC înainte și după modificare. Figura 4.1 prezintă spectrele infraroșii ale filmelor HPMC cu cantități diferite de glutaraldehidă și deformarea filmelor HPMC

Vârfurile de absorbție vibrațională ale -OH sunt aproape de 3418cm-1 și 1657cm-1. Comparing the crosslinked and uncrosslinked infrared spectra of HPMC films, it can be seen that with the addition of glutaraldehyde, the vibrational peaks of -OH at 3418cm-1 and 1657cm- The absorption peak of hydroxyl group on 1 hydroxypropoxy group was significantly weakened, indicating that the number of hydroxyl groups in the Molecula HPMC a fost redusă, ceea ce a fost cauzat de reacția încrucișată între unele grupuri hidroxil ale HPMC și grupul dialdehidă pe glutaraldehidă [74]. În plus, s -a constatat că adăugarea de glutaraldehidă nu a modificat poziția fiecărui vârf de absorbție caracteristică a HPMC, ceea ce indică faptul că adăugarea de glutaraldehidă nu a distrus grupurile de HPMC în sine.

4.3.2 Modele XRD de filme HPMC cu glutaraldehidă încrucișată

Prin efectuarea difracției de raze X pe un material și analizarea modelului său de difracție, este o metodă de cercetare pentru a obține informații precum structura sau morfologia atomilor sau moleculelor din interiorul materialului. Figura 4.2 prezintă tiparele XRD ale filmelor HPMC cu diferite completări de glutaraldehidă. Odată cu creșterea adaosului de glutaraldehidă, intensitatea vârfurilor de difracție a HPMC în jurul valorii de 9,5 ° și 20,4 ° a slăbit, deoarece aldehidele de pe molecula de glutaraldehidă au slăbit. Reacția de reticulare are loc între grupa hidroxil și grupa hidroxil pe molecula HPMC, ceea ce limitează mobilitatea lanțului molecular [75], reducând astfel capacitatea de aranjare ordonată a moleculei HPMC.

Fig.4.2 XRD de filme HPMC sub conținut diferit de glutaraldehidă

4.3.3 Efectul glutaraldehidei asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC

Fig.4.3 Efectul glutaraldehidei asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC

Din figura 4.3 Efectul diferitelor completări de glutaraldehidă asupra solubilității în apă a filmelor HPMC, se poate observa că, odată cu creșterea dozei de glutaraldehidă, timpul de solubilitate în apă a filmelor HPMC este prelungit. Reacția de reticulare are loc cu grupul de aldehidă pe glutaraldehidă, ceea ce a dus la o reducere semnificativă a numărului de grupe hidroxil în molecula HPMC, prelungind astfel solubilitatea cu apă a filmului HPMC și reducerea solubilității în apă a filmului HPMC.

4.3.4 Efectul glutaraldehidă asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC

Fig.4.4 Efectul glutaraldehidei asupra rezistenței la tracțiune și a alungitării filmelor HPMC

Pentru a investiga efectul conținutului de glutaraldehidă asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC, au fost testate rezistența la tracțiune și alungirea la pauză a filmelor modificate. De exemplu, 4.4 este graficul efectului de adăugare a glutaraldehidă asupra rezistenței la tracțiune și a alungirii la pauză a filmului. Odată cu creșterea adaosului de glutaraldehidă, rezistența la tracțiune și alungirea la pauză a filmelor HPMC au crescut mai întâi și apoi au scăzut. tendința de. De la reticularea glutaraldehidă și celuloza aparține eterificării reticulării, după ce au adăugat glutaraldehidă la filmul HPMC, cele două grupuri de aldehidă de pe molecula de glutaraldehidă și grupurile de hidroxil pe molecula HPMC suferă o reacție reticulată la formarea legăturilor eterului, crezând proprietățile mecanice care suferă o reacție de legătură HPMC. Odată cu adăugarea continuă de glutaraldehidă, densitatea de reticulare a soluției crește, ceea ce limitează alunecarea relativă între molecule, iar segmentele moleculare nu sunt ușor orientate sub acțiunea forței externe, care arată că proprietățile mecanice ale filmelor subțiri HPMC scad macroscopic [76]]. Din figura 4.4, efectul glutaraldehidă asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC arată că atunci când adăugarea de glutaraldehidă este de 0,25%, efectul de reticulare este mai bun, iar proprietățile mecanice ale filmelor HPMC sunt mai bune.

4.3.5 Efectul glutaraldehidei asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC

Transmiterea ușoară și ceața sunt doi parametri de performanță optici foarte importanți ai filmelor de ambalare. Cu cât este mai mare transmisia, cu atât transparența filmului; Ceara, cunoscută și sub denumirea de turbiditate, indică gradul de indistinctitate al filmului, iar cu atât este mai mare ceață, cu atât este mai rea claritatea filmului. Figura 4.5 este curba de influență a adăugării de glutaraldehidă asupra proprietăților optice ale filmelor HPMC. Din figură se poate observa că, odată cu creșterea adăugării de glutaraldehidă, transmiterea ușoară mai întâi crește lent, apoi crește rapid și apoi scade lent; cea mai întâi a scăzut și apoi a crescut. Când adăugarea de glutaraldehidă a fost de 0,25%, transmiterea filmului HPMC a atins valoarea maximă de 93%, iar ceața a atins valoarea minimă de 13%. În acest moment, performanța optică a fost mai bună. Motivul creșterii proprietăților optice este reacția încrucișată între moleculele de glutaraldehidă și hidroxipropil metilceluloză, iar aranjamentul intermolecular este mai compact și mai uniform, ceea ce crește proprietățile optice ale filmelor HPMC [77-79]. Când agentul de reticulare este excesiv, site-urile de reticulare sunt suprasaturate, alunecarea relativă între moleculele sistemului este dificilă, iar fenomenul gel este ușor de avut loc. Prin urmare, proprietățile optice ale filmelor HPMC sunt reduse [80].

Fig.4.5 Efectul glutaraldehidei asupra proprietății optice a filmelor HPMC

4.4 Secțiuni ale acestui capitol

Prin analiza de mai sus, se trag următoarele concluzii:

1) Spectrul infraroșu al filmului HPMC cu glutaraldehidă încrucișată arată că filmul glutaraldehidă și HPMC suferă o reacție încrucișată.

2) Este mai potrivit să adăugați glutaraldehidă în intervalul 0,25% la 0,44%. Când cantitatea de adăugare de glutaraldehidă este de 0,25%, proprietățile mecanice cuprinzătoare și proprietățile optice ale filmului HPMC sunt mai bune; După reticulare, solubilitatea în apă a filmului HPMC este prelungită și solubilitatea cu apă este redusă. Când cantitatea de adăugare de glutaraldehidă este de 0,44%, timpul de solubilitate al apei ajunge la aproximativ 135 minute.

Capitolul 5 Film de ambalare solubile în apă antioxidantă naturală HPMC

5.1 Introducere

Pentru a extinde aplicarea filmului hidroxipropil metilceluloză în ambalajele alimentare, acest capitol folosește antioxidantul cu frunze de bambus (AOB) ca aditiv natural de antioxidant și folosește metoda de formare a filmului de turnare a soluțiilor pentru a pregăti antioxidanți cu frunze de bambus natural cu diferite fracturi de masă. Film de ambalare solubil în apă HPMC antioxidant, studiați proprietățile antioxidante, solubilitatea în apă, proprietățile mecanice și proprietățile optice ale filmului și oferă o bază pentru aplicarea sa în sistemele de ambalare alimentară.

5.2 Partea experimentală

5.2.1 Materiale experimentale și instrumente experimentale

Tab.5.1 Materiale și specificații experimentale

Tab.5.2 Aparat și specificații experimentale

5.2.2 Pregătirea specimenului

Pregătiți filmele de ambalare solubile hidroxipropil metilcelululoză cu apă solubilă în apă, cu cantități diferite de antioxidanți cu frunze de bambus prin soluție apoasă de turnare: Pregătiți 5%hidroxipropil metilceluloză soluție apoasă, amestecați uniform și apoi adăugați hidroxipropil metilceluloză Adăugați o anumită proporție (0%, 0,01%, 0,03%, 0.05 0,09%) de antioxidanți cu frunze de bambus la soluția de formare a filmului de celuloză și continuă să se agite

Pentru a fi complet amestecat, lăsați să stea la temperatura camerei timp de 3-5 minute (defoaming) pentru a pregăti soluții de formare a filmului HPMC care conțin diferite fracții de masă de antioxidanți cu frunze de bambus. Uscați -l într -un cuptor de uscare cu explozie și puneți -l într -un cuptor de uscare pentru utilizare ulterioară, după ce ați scos filmul. Filmul de ambalare solubil în apă hidroxipropil metilceluloză, adăugat cu antioxidant cu frunze de bambus, este denumit pe scurt pe scurt AOB/HPMC.

5.2.3 Caracterizarea și testarea performanței

5.2.3.1 Analiza spectroscopiei de absorbție în infraroșu (FT-IR)

Spectrele de absorbție infraroșie a filmelor HPMC au fost măsurate în modul ATR folosind un spectrometru infraroșu transformat Nicolet 5700 Fourier, produs de Thermoelectric Corporation.

5.2.3.2 Măsurarea difracției cu raze X cu unghi larg (XRD): La fel ca 2.2.3.1

5.2.3.3 Determinarea proprietăților antioxidante

Pentru a măsura proprietățile antioxidante ale filmelor HPMC preparate și ale filmelor AOB/HPMC, metoda de epurare a radicalilor liberi DPPH a fost utilizată în acest experiment pentru a măsura rata de epurare a filmelor la radicalii liberi DPPH, pentru a măsura indirect rezistența de oxidare a filmelor.

Pregătirea soluției DPPH: În condiții de umbrire, dizolvați 2 mg de DPPH în 40 ml solvent de etanol și sonicați timp de 5 minute pentru a face soluția uniformă. Depozitați la frigider (4 ° C) pentru utilizare ulterioară.

Referindu -se la metoda experimentală a Zhong Yuansheng [81], cu o ușoară modificare, măsurarea valorii A0: luați 2 ml de soluție DPPH într -un tub de testare, apoi adăugați 1 ml de apă distilată pentru a se agita și a amesteca complet și măsurați valoarea A (519Nm) cu un spectrofotometru UV. este a0. Măsurarea unei valori: Adăugați 2 ml de soluție DPPH la o eprubetă, apoi adăugați 1 ml soluție de film subțire HPMC pentru a amesteca bine, măsurați o valoare cu spectrofotometrul UV, luați apă ca control gol și trei date paralele pentru fiecare grup. Metoda de calculare a ratei de epurare a radicalului liber DPPH se referă la următoarea formulă,

În formula: A este absorbția eșantionului; A0 este controlul gol

5.2.3.4 Determinarea proprietăților mecanice: La fel ca 2.2.3.2

5.2.3.5 Determinarea proprietăților optice

Proprietățile optice sunt indicatori importanți ai transparenței filmelor de ambalare, incluzând în principal transmisia și ceața filmului. Transmiterea și ceața filmelor au fost măsurate folosind un tester de nuanță de transmitere. Transmiterea ușoară și ceața filmelor au fost măsurate la temperatura camerei (25 ° C și 50% RH) pe probele de testare cu suprafețe curate și fără cute.

5.2.3.3 Determinarea solubilității în apă

Tăiați o peliculă de 30 mm × 30 mm cu o grosime de aproximativ 45 μm, adăugați 100 ml de apă la un pahar de 200 ml, așezați filmul în centrul suprafeței de apă nemișcate și măsurați timpul pentru ca filmul să dispară complet. Dacă filmul se lipește de peretele paharului, acesta trebuie măsurat din nou, iar rezultatul este luat ca medie de 3 ori, unitatea este min.

5.2.4 Prelucrarea datelor

Datele experimentale au fost procesate de Excel și graficate de Software -ul Origin.

5.3 Rezultate și analiză

5.3.1 Analiza FT-IR

Fig5.1 FTIR de filme HPMC și AOB/HPMC

În moleculele organice, atomii care formează legături chimice sau grupuri funcționale sunt într -o stare de vibrație constantă. Când moleculele organice sunt iradiate cu lumină infraroșie, legăturile chimice sau grupurile funcționale din molecule pot absorbi vibrațiile, astfel încât să poată fi obținute informații despre legăturile chimice sau grupurile funcționale din moleculă. Figura 5.1 prezintă spectrele FTIR ale filmului HPMC și al filmului AOB/HPMC. Din figura 5, se poate observa că vibrația scheletică caracteristică a hidroxipropilului metilceluloză este concentrată în principal în 2600 ~ 3700 cm-1 și 750 ~ 1700 cm-1. Frecvența puternică a vibrației în regiunea 950-1250 cm-1 este în principal regiunea caracteristică a vibrațiilor de întindere a scheletului CO. Banda de absorbție a filmului HPMC în apropiere de 3418 cm-1 este cauzată de vibrația de întindere a legăturii OH și de vârful de absorbție al grupului hidroxil pe grupul de hidroxipropoxi la 1657 cm-1 este cauzat de vibrația de întindere a cadrului [82]. Vârfurile de absorbție la 1454cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 și 945cm-1 au fost normalizate la vibrațiile de deformare asimetrice, simetrice, vibrații de îndoire în plan și în afara planului, aparținând -CH3 [83]. HPMC a fost modificat cu AOB. Odată cu adăugarea AOB, poziția fiecărui vârf caracteristic de AOB/HPMC nu s -a schimbat, ceea ce indică faptul că adăugarea de AOB nu a distrus grupurile de HPMC în sine. Vibrația de întindere a legăturii OH în banda de absorbție a filmului AOB/HPMC în apropiere de 3418 cm-1 este slăbită, iar schimbarea formei de vârf este cauzată în principal de schimbarea benzilor de metil și metilen adiacente datorate inducției legăturii de hidrogen. 12], se poate observa că adăugarea de AOB are un efect asupra legăturilor intermoleculare de hidrogen.

5.3.2 Analiza XRD

Fig.5.2 XRD de HPMC și AOB/

Fig.5.2 XRD din filmele HPMC și AOB/HPMC

Starea cristalină a filmelor a fost analizată prin difracție cu raze X cu unghi larg. Figura 5.2 prezintă tiparele XRD ale filmelor HPMC și ale filmelor AAOB/HPMC. Din figura se poate observa că filmul HPMC are 2 vârfuri de difracție (9,5 °, 20,4 °). Odată cu adăugarea de AOB, vârfurile de difracție în jur de 9,5 ° și 20,4 ° sunt semnificativ slăbite, ceea ce indică faptul că moleculele filmului AOB/HPMC sunt aranjate într -o manieră ordonată. Capacitatea a scăzut, ceea ce indică faptul că adăugarea de AOB a perturbat aranjarea lanțului molecular hidroxipropil metilceluloză, a distrus structura cristalină originală a moleculei și a redus aranjarea regulată a hidroxipropilului metilceluloză.

5.3.3 Proprietăți antioxidante

Pentru a explora efectul diferitelor adaosuri AOB asupra rezistenței la oxidare a filmelor AOB/HPMC, filmele cu diferite adăugări de AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) au fost, respectiv,. Efectul ratei de epurare a bazei, rezultatele sunt prezentate în figura 5.3.

Fig.5.3 Efectul filmelor HPMC sub conținut AOB asupra locuirii DPPH

Din figura 5.3 se poate observa că adăugarea de antioxidant AOB a îmbunătățit semnificativ rata de epurare a radicalilor DPPH de către filmele HPMC, adică proprietățile antioxidante ale filmelor au fost îmbunătățite, iar odată cu creșterea AOB, scăderea radicalilor DPPH au crescut mai întâi, apoi a scăzut treptat. Atunci când cantitatea de adăugare de AOB este de 0,03%, filmul AOB/HPMC are cel mai bun efect asupra ratei de epurare a radicalilor liberi DPPH, iar rata sa de epurare pentru radicalii liberi DPPH atinge 89,34%, adică filmul AOB/HPMC are cele mai bune performanțe anti-oxidare în acest moment; Când conținutul AOB a fost de 0,05% și 0,07%, rata de epurare a radicalilor liberi DPPH a filmului AOB/HPMC a fost mai mare decât cea a grupului de 0,01%, dar semnificativ mai mică decât cea a grupului de 0,03%; Acest lucru se poate datora antioxidanților naturali excesivi, adăugarea de AOB a dus la aglomerarea moleculelor AOB și la distribuția inegală în film, afectând astfel efectul efectului antioxidant al filmelor AOB/HPMC. Se poate observa că filmul AOB/HPMC pregătit în experiment are o performanță anti-oxidare bună. Când cantitatea de adăugare este de 0,03%, performanța anti-oxidare a filmului AOB/HPMC este cea mai puternică.

5.3.4 Solubilitate în apă

Din figura 5.4, efectul antioxidanților cu frunze de bambus asupra solubilității în apă a filmelor hidroxipropil metilceluloză, se poate observa că diferite adăugări AOB au un efect semnificativ asupra solubilității cu apă a filmelor HPMC. După adăugarea AOB, odată cu creșterea cantității de AOB, timpul solubil în apă al filmului a fost mai scurt, ceea ce indică faptul că solubilitatea apei a filmului AOB/HPMC a fost mai bună. Adică, adăugarea AOB îmbunătățește solubilitatea în apă AOB/HPMC a filmului. Din analiza XRD anterioară, se poate observa că, după adăugarea AOB, cristalinitatea filmului AOB/HPMC este redusă, iar forța dintre lanțurile moleculare este slăbită, ceea ce face mai ușor pentru moleculele de apă să intre în filmul AOB/HPMC, astfel încât filmul AOB/HPMC să fie îmbunătățit într -o anumită măsură. Solubilitatea în apă a filmului.

Fig.5.4 Efectul AOB asupra apei solubile din filmele HPMC

5.3.5 Proprietăți mecanice

Fig.5.5 Efectul AOB asupra rezistenței la tracțiune și a alungitării filmelor HPMC

Aplicarea materialelor cu film subțire este din ce în ce mai extinsă, iar proprietățile sale mecanice au o influență mare asupra comportamentului de serviciu al sistemelor bazate pe membrană, care a devenit un punct de cercetare major. Figura 5.5 prezintă rezistența la tracțiune și alungirea la curbele de pauză ale filmelor AOB/HPMC. Din figură se poate observa că diferite adăugări AOB au efecte semnificative asupra proprietăților mecanice ale filmelor. După adăugarea AOB, odată cu creșterea adaosului AOB, AOB/HPMC. Puterea de tracțiune a filmului a arătat o tendință descendentă, în timp ce alungirea la pauză a arătat o tendință de primă creștere și apoi în scădere. Când conținutul AOB a fost de 0,01%, alungirea la pauză a filmului a atins o valoare maximă de aproximativ 45%. Efectul AOB asupra proprietăților mecanice ale filmelor HPMC este evident. Din analiza XRD, se poate observa că adăugarea de AOB antioxidant reduce cristalinitatea filmului AOB/HPMC, reducând astfel rezistența la tracțiune a filmului AOB/HPMC. Alungirea la pauză crește mai întâi și apoi scade, deoarece AOB are o solubilitate bună și o compatibilitate bună și este o substanță moleculară mică. În timpul procesului de compatibilitate cu HPMC, forța de interacțiune dintre molecule este slăbită și filmul este înmuiat. Structura rigidă face ca filmul AOB/HPMC să fie moale, iar alungirea la pauză a filmului crește; Pe măsură ce AOB continuă să crească, alungirea la pauză a filmului AOB/HPMC scade, deoarece moleculele AOB din filmul AOB/HPMC fac ca macromoleculele

5.3.6 Proprietăți optice

Fig.5.6 Efectul AOB asupra proprietății optice a filmelor HPMC

Figura 5.6 este un grafic care arată modificarea transmiterii și a cedei de filme AOB/HPMC. Din cifră se poate observa că, odată cu creșterea cantității de AOB adăugate, transmiterea filmului AOB/HPMC scade și ceața crește. Când conținutul AOB nu a depășit 0,05%, ratele de modificare a transmiterii ușoare și ceață a filmelor AOB/HPMC au fost lente; Când conținutul de AOB a depășit 0,05%, ratele de modificare a transmiterii ușoare și ceață au fost accelerate. Prin urmare, cantitatea de AOB adăugată nu trebuie să depășească 0,05%.

5.4 Secțiuni ale acestui capitol

Luând antioxidantul frunzelor de bambus (AOB) ca antioxidant natural și hidroxipropil metilceluloză (HPMC) ca matrice formată de film, un nou tip de film de ambalare antioxidant natural a fost preparat prin amestecarea soluției și prin metoda de formare a filmului. Filmul de ambalare solubil în apă AOB/HPMC, preparat în acest experiment, are proprietățile funcționale ale anti-oxidării. Filmul AOB/HPMC cu 0,03% AOB are o rată de epurare de aproximativ 89% pentru radicalii liberi DPPH, iar eficiența de epurare este cea mai bună, ceea ce este mai bun decât cel fără AOB. Filmul HPMC la 61% s -a îmbunătățit. Solubilitatea apei este, de asemenea, îmbunătățită semnificativ, iar proprietățile mecanice și proprietățile optice sunt scăzute. Rezistența îmbunătățită la oxidare a materialelor de film AOB/HPMC și -a extins aplicația în ambalajele alimentare.

Capitolul VI Concluzie

1) Odată cu creșterea concentrației de soluție de formare a filmului HPMC, proprietățile mecanice ale filmului au crescut mai întâi și apoi au scăzut. Când concentrația soluției de formare a filmului HPMC a fost de 5%, proprietățile mecanice ale filmului HPMC au fost mai bune, iar rezistența la tracțiune a fost de 116MPa. Alungirea la pauză este de aproximativ 31%; Proprietățile optice și solubilitatea în apă scad.

2) Odată cu creșterea temperaturii de formare a filmului, proprietățile mecanice ale filmelor au crescut mai întâi și apoi au scăzut, proprietățile optice s -au îmbunătățit, iar solubilitatea cu apă a scăzut. Atunci când temperatura de formare a filmului este de 50 ° C, performanța generală este mai bună, rezistența la tracțiune este de aproximativ 116MPa, transmiterea ușoară este de aproximativ 90%, iar timpul de dizolvare a apei este de aproximativ 55 de minute, astfel încât temperatura de formare a filmului este mai potrivită la 50 ° C.

3) Folosind plastifianți pentru a îmbunătăți duritatea filmelor HPMC, odată cu adăugarea glicerolului, alungirea la pauză a filmelor HPMC a crescut semnificativ, în timp ce rezistența la tracțiune a scăzut. Când cantitatea de glicerol adăugată a fost cuprinsă între 0,15%și 0,25%, alungirea la pauză a filmului HPMC a fost de aproximativ 50%, iar rezistența la tracțiune a fost de aproximativ 60MPa.

4) Odată cu adăugarea de sorbitol, alungirea la pauză a filmului crește mai întâi și apoi scade. Când adăugarea de sorbitol este de aproximativ 0,15%, alungirea la pauză atinge 45%, iar rezistența la tracțiune este de aproximativ 55MPa.

5) Adăugarea a doi plastifianți, glicerol și sorbitol, ambele au scăzut proprietățile optice și solubilitatea în apă a filmelor HPMC, iar scăderea nu a fost mare. Comparând efectul de plastifiant al celor doi plastifianți asupra filmelor HPMC, se poate observa că efectul de plastifiant al glicerolului este mai bun decât cel al sorbitolului.

6) prin spectroscopie de absorbție infraroșie (FTIR) și analiza difracției cu raze X cu unghi larg, reticularea glutaraldehidă și HPMC și cristalinitatea după ce s-au reticulat. Odată cu adăugarea agentului de reticulare glutaraldehidă, rezistența la tracțiune și alungirea la pauză a filmelor HPMC preparate au crescut mai întâi și apoi au scăzut. Când adăugarea de glutaraldehidă este de 0,25%, proprietățile mecanice cuprinzătoare ale filmelor HPMC sunt mai bune; După reticulare, timpul de solubilitate a apei este prelungit, iar solubilitatea apei scade. Când adăugarea de glutaraldehidă este de 0,44%, timpul de solubilitate a apei ajunge la aproximativ 135 minute.

7) Adăugarea unei cantități adecvate de antioxidant natural AOB la soluția de formare a filmului din film HPMC, filmul de ambalare solubil AOB/HPMC preparat are proprietățile funcționale ale anti-oxidare. Filmul AOB/HPMC cu 0,03% AOB a adăugat 0,03% AOB pentru a scăpa radicalii liberi DPPH Rata de îndepărtare este de aproximativ 89%, iar eficiența de îndepărtare este cea mai bună, care este cu 61% mai mare decât cea a filmului HPMC fără AOB. Solubilitatea apei este, de asemenea, îmbunătățită semnificativ, iar proprietățile mecanice și proprietățile optice sunt scăzute. Când cantitatea de adăugare de 0,03% AOB, efectul anti-oxidare al filmului este bun, iar îmbunătățirea performanței anti-oxidare a filmului AOB/HPMC extinde aplicarea acestui material de ambalaj în ambalajele alimentare.