Приготування та властивості гідроксипропіл метилцелюлози

Гідроксипропіл метилцелюлоза(HPMC)-це природний полімерний матеріал з рясними ресурсами, відновлюваними та хорошими властивостями розчинності та плівок. Це ідеальна сировина для приготування водорозчинних упаковних плівок.

Водорозчинна упаковка-це новий тип зеленого пакувального матеріалу, який приділяв велику увагу в Європі та США та інших країнах. Це не тільки безпечно та зручно використовувати, але й вирішує проблему утилізації упаковки. В даний час водорозчинні плівки в основному використовують матеріали на основі нафти, такі як полівініловий спирт та поліетиленоксид як сировина. Нафта-це невідновлюється ресурс, а масштабне використання спричинить дефіцит ресурсів. Існують також водорозчинні плівки з використанням природних речовин, таких як крохмаль та білок як сировина, але ці водорозчинні плівки мають погані механічні властивості. У цій роботі новий тип водорозчинної пакувальної плівки підготував методом лиття плівки, що формує плівку, використовуючи гідроксипропіл метилцелюлозу як сировину. Були обговорені наслідки концентрації температури рідини, що утворюють плівку HPMC, на міцність на розрив, подовження при розриві, пропускання світла та розчинність води HPMC водорозчинних упаковних плівок. Гліцерин, сорбіт та глутаральдегід використовували ще більше покращити продуктивність водорозчинної пакувальної плівки HPMC. Нарешті, для розширення застосування водорозчинної пакувальної плівки HPMC у упаковці харчових продуктів, антиоксидант бамбукового листя (AOB) використовувався для поліпшення антиоксидантних властивостей водорозчинної пакувальної плівки HPMC. Основні висновки такі:

(1) Зі збільшенням концентрації HPMC міцність на розрив та подовження при розриві плівок HPMC збільшувались, тоді як пропускання світла зменшувався. Коли концентрація HPMC становить 5%, а температура формування плівки - 50 ° С, всебічні властивості плівки HPMC краще. У цей час міцність на розрив становить близько 116 мпА, подовження при перерві становить близько 31%, легкий пропуск становить 90%, а час розкладання води-55 хв.

(2) Гліцерин та сорбіт пластифікаторів покращили механічні властивості плівок HPMC, що значно збільшило їх подовження при перерві. Коли вміст гліцерину становить від 0,05%до 0,25%, ефект є найкращим, а подовження при розриві водорозчинної пакувальної плівки HPMC досягає близько 50%; Коли вміст сорбіту становить 0,15%, подовження при перерві збільшується до 45% або близько того. Після того, як водорозчинна пакувальна плівка HPMC була модифікована гліцерином та сорбітом, міцність на розрив та оптичні властивості зменшилися, але зниження не було суттєвим.

(3) Інфрачервона спектроскопія (FTIR) глутаральдегідної упаковки з водорозчинною пакувальною плівкою HPMC показала, що глутаральдегід зшилася з плівкою, знижуючи водоносність упаковки водорозчинної упаковки HPMC. Коли додавання глутаральдегіду становило 0,25%, механічні властивості та оптичні властивості плівок досягли оптимальних. Коли додавання глутаральдегіду становило 0,44%, час роздуття води сягнув 135 хв.

(4) Додавання відповідної кількості AOB до водорозчинного розчину плівкової плівки HPMC може покращити антиоксидантні властивості плівки. Коли було додано 0,03% AOB, плівка AOB/HPMC мала швидкість очищення близько 89% для вільних радикалів DPPH, а ефективність відлякування була найкращою, яка була на 61% вище, ніж у плівки HPMC без AOB, і водна розчинність також була значно покращена.

Ключові слова: водорозчинна упаковка; гідроксипропіл метилцелюлоза; пластифікатор; зшиваючий агент; антиоксидант.

Зміст

Короткий зміст ……………………………………………. ………………………………………………… ………………………………………….

Анотація …………………………………………………………………………………………………………… …………………………… II II

Зміст ……………………………………………. ………………………………………………… ………………………… i i

РОЗДІЛ Перша Вступ …………………………………………. ………………………………………………… …………… ..1

1.1 Вода- розчинна плівка ………………………………………………… …………………………………………………………………… .1 .1.

1.1.1Polyvinyl acly (PVA) водорозчинна плівка ………………………………………… ……………… 1 1

1.1.2Polyethletylenexide (PEO) водорозчинна плівка ………………………………………………………… ..2 ..2

1.1.3 на базі водорозчинного фільму ……………………………………………………………………………………………………………………… .2 .2

1.1.4 водорозчинні плівки на основі білка …………………………………………………………………………………………………… .2 .2 .2

1.2 Гідроксипропіл метилцелюлоза ……………………………………………… .. …………………………………… 3 3

1.2.1 Структура гідроксипропіл метилцелюлози …………………………………………………………… .3 .3

1.2.2 Розчинність води гідроксипропіл метилцелюлози …………………………………………… ………… 4

1.2.3 Властивості плівки гідроксипропіл метилцелюлози ……………………………………… .4 .4

1.3 Модифікація пластифікації гідроксипропіл метилцелюлозної плівки ………………………………… ..4

1.4 зшиваюча модифікація гідроксипропіл метилцелюлозної плівки ……………………………… .5 .5

1.5 Антиоксидативні властивості гідроксипропіл метилцелюлозної плівки ……………………………………. 5

1.6 Пропозиція цієї теми …………………………………………………………………. ………………………………………… .7

1.7 Зміст досліджень ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ..7

Глава 2 Препарат та властивості гідроксипропіл-метил-целюлози водорозчинної упаковки ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.1 Вступ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

2.2 Експериментальний розділ ………………………………………………………………. ………………………………………… .8

2.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти ………………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Підготовка зразків …………………………………………………………………………………………………………………………

2.2.3 Тестування характеристики та ефективності ………………………………………… .. ……………………… .9

2.2.4 Обробка даних ……………………………………………. ………………………………………………… ……………… 10

2.3 Результати та обговорення …………………………………………………………………………………………………………………

2.3.1 Вплив концентрації розчину, що утворює плівку, на тонкі плівки HPMC …………………………… .. …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2.3.2 Вплив температури утворення плівки на тонкі плівки HPMC ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………мумуюми

2.4 Підсумок глав …………………………………………… ………………………………………… .. 16

Глава 3 Вплив пластифікаторів на HPMC-розчинні упаковки упаковки ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.1 Вступ ……………………………………………………………………………………………………………………………

3.2 Експериментальний розділ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ..17

3.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти …………………………………………… …………………………… 17 17

3.2.2 Підготовка зразків …………………………………………… …………………………… 18

3.2.3 Тестування характеристики та ефективності ………………………………………… .. …………………… .18

3.2.4 Обробка даних …………………………………………………………. ………………………………………… ..19

3.3 Результати та обговорення …………………………………………… …………………………………………… 19

3.3.1 Вплив гліцерину та сорбітолу на інфрачервоний спектр поглинання тонких плівок HPMC ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .19

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

3.3.3 Вплив гліцерину та сорбітолу на механічні властивості тонких плівок HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.3.4 Вплив гліцерину та сорбіту на оптичні властивості плівок HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.3.5 Вплив гліцерину та сорбіту на розчинність води плівок HPMC ………. 23

3.4 Підсумок глав ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Розділ 4 Вплив зшивання агентів на водорозчинні упаковки HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.1 Вступ …………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

4.2 Експериментальний розділ ………………………………………………… ………………………………………… 25 25 25

4.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти …………………………………………… ………… 25 25

4.2.2 Підготовка зразків ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.2.3 Тестування характеристики та ефективності ………………………………………… .. ………… .26

4.2.4 Обробка даних ………………………………………………………………. ………………………………………… ..26

4.3 Результати та обговорення ………………………………………………………………………………………………………………… 27 27

4.3.1 Спектр поглинання інфрачервоного поглинання глютаральдегідних тонких плівок HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………мумум ..

4.3.2 XRD візерунки зшитого глутаральдегіду зшиті тонкими плівками HPMC ………………………… ..27

4.3.3 Вплив глутаральдегіду на розчинність води плівок HPMC ………………… ..28

4.3.4 Вплив глутаральдегіду на механічні властивості тонких плівок HPMC… 29

4.3.5 Вплив глутаральдегіду на оптичні властивості фільмів HPMC ………………… 29

4.4 Підсумок глав …………………………………………… ………………………………………… .. 30 30

Глава 5 Природна антиоксидантна плівка для водорозчинної упаковки HPMC ………………………… ..31

5.1 Вступ ………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.2 Експериментальний розділ …………………………………………………………………………………………………………………………… 31 31

5.2.1 Експериментальні матеріали та експериментальні інструменти ……………………………………………… 31 31

5.2.2 Підготовка зразків …………………………………………………………………………………………………………………………………

5.2.3 Тестування характеристики та ефективності ………………………………………… .. ……………………… 32 32

5.2.4 Обробка даних …………………………………………………………. ……………………………………………………… 33

5.3 Результати та аналіз ………………………………………………………………………………………………………………………… .33.

5.3.1 FT-IR Аналіз …………………………………………… …………………………………………………………………… 33 33 33

5.3.2 Аналіз XRD …………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ..34

5.3.3 Властивості антиоксидантів …………………………………………………………………………………………………… 34 34 34

5.3.4 Розчинність води ………………………………………………………………………………………………………………………………… .35 .35 .35.

5.3.5 Механічні властивості ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.3.6 Оптичні показники ………………………………………………… ………………………………………… 37 37 37

5.4 Підсумок глав ……………………………………………………………………………………………………………………… .37 .37 .37

Розділ 6 Висновок …………………………………………………………………. ……………………………………… ..39

Список літератури …………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

Дослідницькі результати під час досліджень ступеня …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Подяка …………………………………………………………………………………………………………………………………………… .46

Перша вступ

Як новий зелений пакувальний матеріал, водорозчинна пакувальна плівка широко використовується в упаковці різних продуктів у зарубіжних країнах (таких як США, Японія, Франція тощо) [1]. Водорозчинна плівка, як випливає з назви,-це пластикова плівка, яку можна розчинити у воді. Він виготовлений з водорозчинних полімерних матеріалів, які можуть розчинятися у воді і готуються за допомогою специфічного процесу формування плівки. Завдяки своїм особливим властивостям він дуже підходить людям. Тому все більше дослідників почали звертати увагу на вимоги захисту та зручності навколишнього середовища [2].

1.1 водорозчинна плівка

В даний час водорозчинні плівки-це в основному водорозчинні плівки, що використовують нафтові матеріали, такі як полівініловий спирт та поліетиленоксид як сировина, та водорозчинні плівки з використанням природних речовин, таких як крохмаль та білок як сировина.

1.1.1 Полівініловий спирт (PVA) водорозчинна плівка

В даний час найбільш широко використовувані водорозчинні плівки у світі-це в основному водорозчинні плівки PVA. PVA - вініловий полімер, який може використовуватися бактеріями як джерело вуглецю та джерела енергії, і може бути розкладений під дією бактерій та ферментів [3]], який належить до певного біорозкладаного полімерного матеріалу з низькою ціною, відмінною стійкістю до нафти, стійкістю до розчинника та газовими бар'єрними властивостями [4]. PVA плівка має хороші механічні властивості, сильну пристосованість та хороший захист навколишнього середовища. Він широко використовувався і має високий ступінь комерціалізації. Це, безумовно, найбільш широко використовувана і найбільша водорозчинна упаковка на ринку [5]. PVA має хорошу розкладання і може бути розкладений мікроорганізмами для створення CO2 та H2O в ґрунті [6]. Більшість досліджень водорозчинних плівок зараз полягає у зміні та змішуванні їх, щоб отримати кращі водорозчинні фільми. Чжао Лінлін, Xiong Hanguo [7] вивчав підготовку водорозчинної пакувальної плівки з PVA як основної сировини, і визначав оптимальне співвідношення маси за допомогою ортогонального експерименту: окислений крохмаль (O-ST) 20%, желатин 5%, гліцерин 16%, дайцилсульфат натрію (SDS) 4%. Після мікрохвильової сушіння отриманої плівки час водорозчинний час у воді при кімнатній температурі становить 101s.

Судячи з поточної дослідницької ситуації, PVA -плівка широко використовується, низька вартість та відмінна у різних властивостях. В даний час це найдосконаліший водорозчинний пакувальний матеріал. Однак, як матеріал на основі нафти, PVA є не відновлюваним ресурсом, і процес його виробництва сировини може бути забруднений. Хоча США, Японія та інші країни перерахували це як нетоксичну речовину, її безпека все ще відкрита для сумнівів. І вдихання, і прийом їжі шкідливі для організму [8], і його не можна назвати повною зеленою хімією.

1.1.2 Поліетиленоксид (ПЕО) водорозчинна плівка

Поліетиленоксид, також відомий як поліетиленоксид, є термопластичним, водорозчинним полімером, який можна змішати з водою у будь-якому співвідношенні при кімнатній температурі [9]. Структурна формула поліетиленоксиду-H-(-OCH2CH2-) N-OH, і його відносна молекулярна маса вплине на її структуру. Коли молекулярна маса знаходиться в діапазоні 200 ~ 20000, його називають поліетиленгліколем (PEG), а молекулярна маса перевищує 20 000, можна назвати поліетиленоксидом (PEO) [10]. PEO - це білий поточний зернистий порошок, який легко переробляти і формує. Фільми PEO зазвичай готують шляхом додавання пластифікаторів, стабілізаторів та наповнювачів до смол PEO за допомогою термопластичної обробки [11].

Плівка PEO-це водорозчинна плівка з хорошою розчинністю води, і її механічні властивості також є хорошими, але PEO має відносно стабільні властивості, відносно складні умови деградації та процес повільної деградації, що має певний вплив на навколишнє середовище, і більшість його основних функцій можуть бути використані. Альтернатива фільму PVA [12]. Крім того, PEO також має певну токсичність, тому він рідко використовується в упаковці продуктів [13].

1.1.3 Водорозчинна плівка на основі крохмалю

Крохмаль - це природний високомолекулярний полімер, і його молекули містять велику кількість гідроксильних груп, тому існує сильна взаємодія між молекулами крохмалю, так що крохмалю важко розплавиться і обробляти, а сумісність крохмалю погана, і важко взаємодіяти з іншими полімерами. обробляються разом [14,15]. Розчинність води крохмалю погана, і для набряку в холодній воді потрібно тривалий час, тому модифікований крохмаль, тобто водорозчинний крохмаль, часто використовується для приготування водорозчинних плівок. Як правило, крохмаль хімічно модифікується за допомогою таких методів, як естерифікація, ефірування, прищеплення та зшивання для зміни оригінальної структури крохмалю, тим самим покращуючи водоносність крохмалю [7,16].

Введіть ефірні зв’язки в крохмалеві групи хімічними засобами або використовуйте сильні окислювачі для знищення притаманної молекулярної структури крохмалю для отримання модифікованого крохмалю з кращою продуктивністю [17] та для отримання водорозчинного крохмалю з кращими властивостями плівки. Однак при низькій температурі плівка крохмалю має надзвичайно погані механічні властивості та погану прозорість, тому в більшості випадків її потрібно готувати шляхом змішування з іншими матеріалами, такими як PVA, і фактичне значення використання не високе.

1.1.4 Водорозчинна на основі білка

Білок - це біологічно активна природна макромолекулярна речовина, що міститься у тварин і рослин. Оскільки більшість білкових речовин нерозчинні у воді при кімнатній температурі, необхідно вирішити розчинність білків у воді при кімнатній температурі для приготування водорозчинних плівок з білками в якості матеріалів. Для підвищення розчинності білків їх потрібно модифікувати. Загальні методи хімічної модифікації включають дефталемінації, фталоаміда, фосфорилювання тощо [18]; Ефект модифікації полягає у зміні тканинної структури білка, тим самим збільшуючи розчинність, гелеутворення, такі функціональні можливості, як поглинання води та стабільність, відповідають потребам виробництва та переробки. Водорозчинні плівки на основі білка можуть бути вироблені за допомогою відходів сільськогосподарських та бокових продуктів, таких як волосистість тварин як сировина, або за допомогою спеціалізації у виробництві високобілкових рослин для отримання сировини без необхідності нафтохімічної промисловості, а матеріали відновлюються та мають менший вплив на навколишнє середовище [19]. Однак водорозчинні плівки, приготовані тим самим білком, що і матриця, мають погані механічні властивості та низьку розчинність води при низькій температурі або кімнатній температурі, тому їх діапазон застосування вузький.

Підводячи підсумок, має велике значення розробити новий, відновлюваний, водорозчинний пакувальний матеріал упаковки з відмінними показниками для поліпшення недоліків поточних водорозчинних плівок.

Гідроксипропіл метил целюлоза (гідроксипропіл метил целюлоза, HPMC коротко)-це природний полімерний матеріал, не тільки багатий ресурсами, але й нетоксичним, нешкідливим, недорогим, не конкуруючи з людьми за їжею та рясним відновлювальним ресурсом [20]]. Він має хорошу розчинність води та плівкоутворюючі властивості та має умови для підготовки водорозчинних упаковних плівок.

1,2 гідроксипропіл метилцелюлоза

Гідроксипропіл -метил целюлоза (гідроксипропіл метил целюлоза, HPMC коротко), також скорочується як гіпрономеллоза, отримується з природної целюлози за допомогою лікування алкалізацією, модифікації ефірності, реакції нейтралізації та промивання та сушіння. Водорозчинна похідна целюлози [21]. Гідроксипропіл метилцелюлоза має такі характеристики:

(1) рясні та відновлювані джерела. Сировина гідроксипропіл метилцелюлози є найбільш рясною природною целюлозою на землі, яка належить до органічних відновлюваних ресурсів.

(2) екологічно чистий та біологічно розкладений. Гідроксипропіл-метилцелюлоза нетоксична і нешкідлива для людського організму і може використовуватися в медицині та харчовій промисловості.

(3) Широкий діапазон використання. Як водорозчинний полімерний матеріал, гідроксипропіл-метилцелюлоза має хорошу розчинність води, дисперсію, потовщення, утримання води та плівкові властивості, і їх можна широко використовувати в будівельних матеріалах, текстилі тощо, щоденні хімічні речовини, покриття та електроніку та інші галузі промисловості [21].

1.2.1 Структура гідроксипропіл метилцелюлози

HPMC отримують з природної целюлози після алкалізації, а частину його полігідроксипропілового ефіру та метилу ефірують за допомогою пропіленоксиду та метилхлориду. Загальна комерціалізована ступінь метил -заміщення HPMC коливається від 1,0 до 2,0, а середній ступінь заміщення гідроксипропілу становить від 0,1 до 1,0. Його молекулярна формула показана на малюнку 1.1 [22]

Через сильне водневе зв’язок між природними макромолекулами целюлози, у воді важко розчинити. Розчинність ефірної целюлози у воді значно покращується, оскільки ефірні групи вводяться в ефірну целюлозу, яка руйнує водневі зв’язки між молекулами целюлози і збільшує його розчинність у воді [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 coordination and contribution of each група. -[OCH2CH (CH3)] N OH Гідроксильна група в кінці N OH Group -це активна група, яка може бути додатково алкільованою та гідроксикільованою, а розгалужений ланцюг довший, що має певний внутрішній пластифікаційний вплив на макромолекулярний ланцюг; -OCH3-це група, що скасує кінцеві, місце реакції буде інактивовано після заміни, і вона належить до коротко структурованої гідрофобної групи [21]. Гідроксильні групи на нещодавно доданому ланцюзі гілки та гідроксильних груп, що залишилися на залишках глюкози, можуть бути модифіковані вищезазначеними групами, що призводить до надзвичайно складних структур та регульованих властивостей у певному енергетичному діапазоні [24].

1.2.2 Розчинність води гідроксипропіл метилцелюлози

Гідроксипропіл метилцелюлоза має багато чудових властивостей завдяки своїй унікальній структурі, найбільш помітною з яких є його розчинність у воді. Він набрякає в колоїдний розчин у холодній воді, а розчин має певну поверхневу активність, високу прозорість та стабільну продуктивність [21]. Гідроксипропіл метилцелюлоза-це фактично целюлозне ефір, отримане після метилцелюлози, модифікується за допомогою ефірної ефірної пропіленоксиду, тому вона все ще має характеристики розчинності холодної води та заставності гарячої води, подібної до метилцелюлози [21], і її розчинність у воді була вдосконалена. Метилову целюлозу потрібно розмістити при 0 до 5 ° С протягом 20 - 40 хвилин, щоб отримати продукт з хорошою прозорістю та стабільною в'язкістю [25]. Розчин продукту гідроксипропіл метилцелюлози повинен бути лише при 20-25 ° С для досягнення хорошої стабільності та хорошої прозорості [25]. Наприклад, пульверизована гідроксипропіл метилцелюлоза (зерниста форма 0,2-0,5 мм) може бути легко розчиняється у воді при кімнатній температурі без охолодження, коли в'язкість 4% водного розчину досягає 2000 сотень при 20 ° С.

1.2.3 Властивості плівки гідроксипропіл метилцелюлози

Розчин гідроксипропіл метилцелюлози має чудові плівкові властивості, що може забезпечити хороші умови для покриття фармацевтичних препаратів. Плівка для покриття, утворена нею безбарвною, без запаху, жорсткою та прозорою [21].

Ян Янчжун [26] використовував ортогональний тест для дослідження властивостей плівки гідроксипропіл метилцелюлози. Скринінг проводили на трьох рівнях з різними концентраціями та різними розчинниками як факторами. Результати показали, що додавання 10% гідроксипропіл-метилцелюлози в 50% -ний розчин етанолу мав найкращі властивості плівки, що утворюють плівку, і може бути використаний як матеріал, що утворює плівку для плівок для вивільнених препаратів.

1.1 Модифікація пластифікації гідроксипропіл метилцелюлозної плівки

Як природний відновлений ресурс, плівка, готова з целюлози як сировини, має хорошу стабільність та процесність, і є біологічно розкладається після відкидання, що нешкідливо для навколишнього середовища. Однак, незапластизовані целюлозні плівки мають погану міцність, а целюлоза може бути пластифікована та модифікована.

[27] використовували триетил цитрат та ацетил тетрабутил цитрат для пластику та модифікації пропіонату ацетату целюлози. Результати показали, що подовження при розриві целюлозної ацетатної пропіонатної плівки збільшувалося на 36% та 50%, коли масова частка триетил цитрату та ацетил тетрабутил цитрату становила 10%.

Luo Qiushui та ін [28] вивчали вплив гліцерину пластифікаторів, стеаринової кислоти та глюкози на механічні властивості метилцелюлозних мембран. Результати показали, що швидкість подовження метил -целюлозної мембрани була кращою, коли вміст гліцерину становив 1,5%, а співвідношення подовження метилової целюлозної мембрани було кращим, коли вміст додавання глюкози та стеаринової кислоти становив 0,5%.

Гліцерин - це безбарвна, солодка, прозора, в'язка рідина з теплим солодким смаком, загальновідомим як гліцерин. Підходить для аналізу водних розчинів, пом'якшувачів, пластифікаторів тощо. Його можна розчиняти водою в будь-якій пропорції, а розчин гліцерину з низьким вмістом концентрації може використовуватися як мастильне масло для зволоження шкіри. Сорбіт, білий гігроскопічний порошок або кристалічний порошок, пластівці або гранули, без запаху. Він має функції поглинання вологи та затримки води. Додавання трохи у виробництві жувальної гумки та цукерок може зберегти їжу м'якою, покращити організацію та зменшити загартовування та грати роль піску. Гліцерин і сорбіт-це водорозчинні речовини, які можна змішати з водорозчинними ефірами целюлози [23]. Їх можна використовувати як пластифікатори для целюлози. Після додавання вони можуть покращити гнучкість та подовження при розриві целюлозних плівок. [29]. Як правило, концентрація розчину становить 2-5%, а кількість пластифікатора становить 10-20% ефіру целюлози. Якщо вміст пластифікатора занадто високий, явище усадки колоїдного зневоднення відбудеться при високій температурі [30].

1.2 Зшивання модифікації гідроксипропіл метилцелюлозної плівки

Водорозчинна плівка має хорошу розчинність води, але не очікується, що вона швидко розчиняється при використанні в деяких випадках, таких як пакети для упаковки насіння. Насіння обгортають водорозчинною плівкою, яка може збільшити рівень виживання насіння. У цей час, щоб захистити насіння, не очікується, що плівка швидко розчиняється, але плівка повинна спочатку зіграти певний вплив на воду на насіння. Тому необхідно продовжити водорозчинний час фільму. [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 reducing the water solubility of the Гідроксипропіл метилцелюлозна плівка та реакція зшивання між гідроксильними групами та альдегідами генеруватимуть багато хімічних зв’язків, що також може певною мірою покращити механічні властивості плівки. Альдегіди, пов'язані з гідроксипропіл-метилцелюлозою, включають глутаральдегід, гліоксал, формальдегід тощо. Серед них глутаральдегід має дві альдегідні групи, а реакція перехрестя швидко, а глутаральдегід використовується дезінфектом. Він відносно безпечний, тому глутаральдегід, як правило, використовується як зшиваючий агент для ефірів. Кількість цього типу зшиваючого агента в розчині, як правило, становить від 7 до 10% від ваги ефіру. Температура обробки становить приблизно від 0 до 30 ° С, а час - 1 ~ 120 хвилин [31]. Реакція зшивання повинна здійснюватися в кислих умовах. По-перше, до розчину додають неорганічну сильну кислоту або органічну карбонову кислоту для регулювання рН розчину приблизно до 4-6, а потім додавання альдегідів додавання для проведення зшивання реакції [32]. Використовувані кислоти включають HCL, H2SO4, оцтову кислоту, лимонну кислоту тощо. Кислота та альдегід також можуть бути додані одночасно, щоб розчин здійснив реакцію зшивання в потрібному діапазоні рН [33].

1.3 Антиоксидативні властивості гідроксипропіл метилцелюлозних плівок

Гідроксипропіл метилцелюлоза багата ресурсами, легка у формуванні плівки та має хороший свіжий ефект. Як консервант продовольства, він має великий потенціал розвитку [34-36].

Чжуан Роню [37] використовував їстівну плівку гідроксипропіл метилцелюлози (HPMC), покривав її на помідор, а потім зберігав його при 20 ° С протягом 18 днів, щоб вивчити його вплив на тверді та колір томатів. Результати показують, що твердість помідора з покриттям HPMC вища, ніж без покриття. Також було доведено, що їстівна плівка HPMC може затримати зміну кольорів помідорів від рожевого на червоний при збереженні на 20 ℃.

[38] вивчали вплив лікування покриття гідроксипропіл метилцелюлози (HPMC) на якість, синтез антоціаніну та антиоксидантну активність «Вучжун» фруктів Bayberry під час зберігання холоду. Результати показали, що ефективність проти окислення Bayberry, обробленої плівкою HPMC, була покращена, а швидкість розпаду під час зберігання була знижена, а ефект 5% плівки HPMC був найкращим.

Wang Kaikai та ін. [39] використовував фрукти "Wuzhong" Bayberry як тестовий матеріал для вивчення впливу рибофлавінового гідроксипропіл-метилцелюлози (HPMC) на якість та антиоксидантні властивості плодів Postharvest Bayberry під час зберігання при 1 ℃. ефект активності. Результати показали, що фрукти Bayberry, покриті HPMC, покриті рибофлавіном, були більш ефективними, ніж один рибофлавін або покриття HPMC, ефективно знижуючи швидкість розпаду плодів Bayberry під час зберігання, тим самим продовжуючи період зберігання плодів.

В останні роки люди мають більш високі та більш високі вимоги до безпеки харчових продуктів. Дослідники вдома та за кордоном поступово перенесли свою дослідницьку увагу з харчових добавок до пакувальних матеріалів. Додавши або розпилюючи антиоксиданти в пакувальні матеріали, вони можуть зменшити окислення їжі. Ефект швидкості розпаду [40]. Природні антиоксиданти широко стурбовані через їх високу безпеку та хороший вплив на здоров'я на організм людини [40,41].

Антиоксидант листя бамбука (коротко AOB) - природний антиоксидант з унікальним природним бамбуковим ароматом та хорошою розчинністю води. Він був занесений до Національного стандарту GB2760 і був затверджений Міністерством охорони здоров'я як антиоксидант природної їжі. Його також можна використовувати як харчову добавку для м'ясних продуктів, водних продуктів та роздутих їжі [42].

Sun Lina тощо [42] переглянув основні компоненти та властивості антиоксидантів бамбукового листя та запровадили застосування антиоксидантів бамбукового листя в їжу. Додавання 0,03% AOB до свіжого майонезу, антиоксидантний ефект є найбільш очевидним на цей час. Порівняно з однаковою кількістю антиоксидантів чайного поліфенолу, його антиоксидантний ефект, очевидно, кращий, ніж у чайних поліфенолів; Додавання 150% до пива при мг/л, антиоксидантні властивості та стабільність зберігання пива значно збільшуються, а пиво має хорошу сумісність з корпусом вина. Забезпечуючи первісну якість винного тіла, це також збільшує аромат і м'який смак листя бамбука [43].

Підводячи підсумок, гідроксипропіл метилцелюлоза має хороші плівкові властивості та відмінні показники. Це також зелений і розкладається матеріал, який можна використовувати як пакувальну плівку в галузі упаковки [44-48]. Гліцерин і сорбіт-це обидва водорозчинні пластифікатори. Додавання гліцерину або сорбітолу до розчину, що формує целюлозу, може покращити міцність гідроксипропіл метилцелюлозної плівки, тим самим збільшуючи подовження на перерві плівки [49-51]. Глутаральдегід - це загальноприйнятий дезінфікуючий засіб. Порівняно з іншими альдегідами, він є відносно безпечним і має групу діалдегіду в молекулі, а швидкість зшивання порівняно швидка. Він може бути використаний як зшиваюча модифікація гідроксипропіл метилцелюлозної плівки. Він може регулювати розчинність води плівки, щоб плівку можна було використовувати в більшій кількості [52-55]. Додавання антиоксидантів бамбукового листя до гідроксипропіл метилцелюлозної плівки для поліпшення антиоксидантних властивостей гідроксипропіл метилцелюлозної плівки та розширення її застосування в упаковці харчових продуктів.

1.4 Пропозиція цієї теми

З нинішньої дослідницької ситуації, водорозчинні плівки в основному складаються з плівок PVA, PEO плівок, водорозчинних плівок на основі крохмалю та на основі білка. Як матеріал на основі нафти, PVA та PEO-це не відновлювані ресурси, і виробничий процес їх сировини може бути забруднений. Хоча США, Японія та інші країни перерахували це як нетоксичну речовину, її безпека все ще відкрита для сумнівів. І вдихання, і прийом їжі шкідливі для організму [8], і його не можна назвати повною зеленою хімією. Процес виробництва водорозчинних матеріалів на основі крохмалю та на основі білка в основному нешкідливий, а продукт безпечний, але вони мають недоліки утворення жорсткої плівки, низьке подовження та легкий поломка. Тому в більшості випадків їх потрібно готувати шляхом змішування з іншими матеріалами, такими як PVA. Значення використання не високе. Тому має велике значення розробити новий, відновлюваний, водорозчинний пакувальний матеріал упаковки з відмінними показниками для поліпшення дефектів поточної водорозчинної плівки.

Гідроксипропіл метилцелюлоза - це природний полімерний матеріал, який не тільки багатий ресурсами, але й поновлюваною. Він має хорошу розчинність води та плівкоутворюючі властивості та має умови для підготовки водорозчинних упаковних плівок. Тому в цьому документі має на меті приготувати новий тип водорозчинної упаковки з гідроксипропіл-метилцелюлозою як сировину та систематично оптимізувати умови підготовки та співвідношення та додати відповідні пластифікатори (гліцерин та сорбітол). ( Метилцелюлозна водорозчинна упаковка плівка має велике значення для її застосування як водорозчинної пакувальної плівки.

1.5 Зміст досліджень

Зміст досліджень такий:

1) Водозрозчинна упаковка HPMC була підготовлена ​​методом формування плівки, що формує плівку, і властивості плівки аналізували для вивчення впливу концентрації HPMC плівкової форми та температури плівки на продуктивність упаковки водорозчинної упаковки HPMC.

2) Вивчити вплив пластифікаторів гліцерину та сорбіту на механічні властивості, розчинність води та оптичні властивості водорозчинних упаковки HPMC.

3) Для вивчення впливу глутаральдегіду зшиваючого агента на розчинність води, механічні властивості та оптичні властивості водорозчинних упаковних плівок HPMC.

4) Підготовка водорозчинної пакувальної плівки AOB/HPMC. Досліджено стійкість до окислення, розчинність води, механічні властивості та оптичні властивості тонких плівок AOB/HPMC.

Глава 2 Препарат та властивості гідроксипропіл-метил целюлози водорозчинної упаковки

2.1 Вступ

Гідроксипропіл метилцелюлоза - це природне похідне целюлози. Він нетоксичний, не забруднюючий, відновлювані, хімічно стабільні, має хорошу розчинність води та плівкоутворюючі властивості. Це потенційний водорозчинний матеріал для пакувальної плівки.

У цій главі буде використовувати гідроксипропіл метилцелюлозу в якості сировини для приготування розчину гідроксипропіл метилцелюлози з масовою часткою від 2% до 6%, готуйте водорозчинну пакувальну плівку за допомогою методу лиття розчину, а також вивчати плівко-формальну ефекти рідкої концентрації та плівової форми на властивості механічної, оптичної та водопостачання. Кристалічні властивості плівки характеризувались рентгенівською дифракцією, а міцність на розрив, подовження при розриві, пропускання світла та серпанок гідроксипропіл метилцелюлозної водорозчинної упаковки аналізували за допомогою тесту на розтяг, оптичне випробування та ступінь тесту на воду та водяну хворобу.

2.2 Експериментальний відділ

2.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти

2.2.2 Підготовка зразка

1) Зважування: зважте певну кількість гідроксипропіл метилцелюлози з електронним балансом.

2) Розчинення: Додайте зважену гідроксипропіл метилцелюлозу до підготовленої деіонізованої води, перемішайте при нормальній температурі і тиску, поки вона не буде повністю розчинена, а потім дайте їй вистояти певний проміжок часу (дефомування), щоб отримати певну концентрацію складу. Мембранна рідина. Сформульовано на рівні 2%, 3%, 4%, 5%та 6%.

3) Формування плівки: ① Підготовка плівок з різними концентраціями формування плівок: введення плівкових розчинів HPMC різної концентрації в скляні чашки Петрі, щоб кинути плівки, і помістити їх у вибухову сушіння при 40 ~ 50 ° С для висушення та утворення плівок. Готується гідроксипропіл-метилцелюлозна водорозчинна упаковка з товщиною 25-50 мкм, а плівка відшаровується і поміщає в сушильну коробку для використання. ② Препарування тонких плівок при різних температурах плівки (температура під час сушіння та плівки): введіть плівковий розчин із концентрацією 5% HPMC у скляну страву з петрі та литі плівки при різних температурах (30 ~ 70 ° C) плівку сушили в духовці, що висушує повітря. Готували водорозчинну пакувальну плівку гідроксипропіл метилцелюлози з товщиною близько 45 мкм, а плівку відшаровували та поміщали в сушильну коробку для використання. Підготовлена ​​гідроксипропіл-метилцелюлозна водорозчинна упаковка плівка називається короткою плівкою HPMC.

2.2.3 Характеристика та вимірювання продуктивності

2.2.3.1 Аналіз ширококутного рентгенівського дифракції (XRD)

Ширококутна рентгенівська дифракція (XRD) аналізує кристалічний стан речовини на молекулярному рівні. Для визначення використовували рентгенівський дифрактометр типу ARL/XTRA, виробленого компанією Thermo Arl у Швейцарії. Умови вимірювання: Джерело рентгенівських променів була лінією Cu-Kα-фільтрів нікелю (40 кВ, 40 мА). Кут сканування становить від 0 ° до 80 ° (2θ). Швидкість сканування 6 °/хв.

2.2.3.2 Механічні властивості

Сила на розрив та подовження при розриві плівки використовуються як критерії для оцінки її механічних властивостей, а міцність на розрив (міцність на розрив) відноситься до напруги, коли плівка створює максимальну рівномірну пластичну деформацію, а одиниця - MPA. Подовження при перерві (розбиття подовження) відноситься до відношення подовження, коли плівка зламана на початкову довжину, виражена в %. Використовуючи інструмент (5943) мініатюрний електронний універсальний тестовий апарат для випробувань Instron (Shanghai), згідно з методом випробувань GB13022-92 для властивостей розтягування пластикових плівок, випробування при 25 ° С, 50%RH умови, вибірки з рівномірною товщиною та чистою поверхнею без домішок.

2.2.3.3 Оптичні властивості

Оптичні властивості є важливим показником прозорості упаковних плівок, в основному включаючи пропускання та імла плівки. Пропускання та імла плівок вимірювали за допомогою тестера серпанку пропускання. Виберіть тестовий зразок з чистою поверхнею і без складок, обережно покладіть його на випробувальну підставку, зафіксуйте його присосним чашкою та виміряйте легкий пропуск і серпанок плівки при кімнатній температурі (25 ° C та 50%RH). Зразок перевіряється 3 рази і береться середнє значення.

2.2.3.4 Розчинність води

Наріжте плівку 30 мм × 30 мм товщиною близько 45 мкм, додайте 100 мл води до 200 мл склянки, покладіть плівку в центр поверхні нерухомості та виміряйте час, щоб плівка повністю зникла [56]. Кожен зразок вимірювали 3 рази, а середнє значення взяли, а одиницю - мінімум.

2.2.4 Обробка даних

Експериментальні дані оброблялися за допомогою Excel та побудовані за допомогою програмного забезпечення Origin.

2.3 Результати та обговорення

2.3.1.1 XRD-візерунки тонких плівок HPMC при різних концентраціях розчину плівки

Рис.2.1 XRD фільмів HPMC при різному вмісті HP

Широка рентгенівська дифракція-це аналіз кристалічного стану речовин на молекулярному рівні. Малюнок 2.1-це XRD дифракційна картина тонких плівок HPMC при різних концентраціях розчину формування плівки. У фігурі на рисунку є два дифракційні піки [57-59] (близько 9,5 ° та 20,4 °). З фігури видно, що зі збільшенням концентрації HPMC дифракційні піки плівки HPMC близько 9,5 ° та 20,4 ° спочатку посилюються. а потім ослаблений, ступінь молекулярного розташування (упорядковане розташування) спочатку збільшився, а потім зменшився. Коли концентрація становить 5%, впорядковане розташування молекул HPMC є оптимальним. Причиною вищезазначеного явища може бути те, що зі збільшенням концентрації HPMC кількість кристалічних ядер у плівково-формувальному розчині збільшується, тим самим роблячи молекулярне розташування HPM більш регулярним. Коли концентрація HPMC перевищує 5%, пік XRD дифракції плівки слабшає. З точки зору розташування молекулярного ланцюга, коли концентрація HPMC занадто велика, в'язкість розчину плівки, що формує плівок, занадто висока, що ускладнює рух молекулярних ланцюгів і не може бути розташоване в часі, тим самим зменшується ступінь впорядкування фільмів HPMC.

2.3.1.2 Механічні властивості тонких плівок HPMC при різних концентраціях розчину формування плівки.

Сила на розрив та подовження при розриві плівки використовуються як критерії для оцінки її механічних властивостей, а міцність на розрив відноситься до напруги, коли плівка створює максимальну рівномірну пластичну деформацію. Подовження на перерві - це співвідношення переміщення до початкової довжини плівки на перерві. Вимірювання механічних властивостей фільму може судити про її застосування в деяких галузях.

Рис.2.2 Вплив різного вмісту HPMC на механічні властивості плівок HPMC

З рис. 2.2, зміна тенденції міцності на розрив та подовження при розриві плівки HPMC при різних концентраціях плівкового розчину, можна побачити, що міцність на розрив та подовження при розриві плівки HPMC спочатку збільшуються зі збільшенням концентрації розчину формування плівок HPMC. Коли концентрація розчину становить 5%, механічні властивості плівок HPMC краще. Це пояснюється тим, що коли концентрація рідини, що утворює плівку, низька, в'язкість розчину низька, взаємодія між молекулярними ланцюгами є відносно слабкою, а молекули не можуть бути розташовані впорядковано, тому здатність кристалізації плівки низька, а її механічні властивості погані; Коли концентрація рідини, що утворює плівку, становить 5 %, механічні властивості досягають оптимального значення; У міру того, як концентрація рідини, що утворює плівку, продовжує збільшуватися, лиття та дифузія розчину стають складнішими, що призводить до нерівномірної товщини отриманої плівки HPMC та більшої кількості поверхневих дефектів [60], що призводить до зменшення механічних властивостей плівок HPMC. Тому концентрація 5% розчину плівкової форми HPMC є найбільш підходящою. Виконання отриманої плівки також краще.

2.3.1.3 Оптичні властивості тонких плівок HPMC при різних концентраціях розчину плівки

У упаковках плівки легкий пропуск та серпанок є важливими параметрами, що вказують на прозорість плівки. На малюнку 2.3 показані зміни тенденцій пропускання та серпанку плівок HPMC при різних концентраціях рідини, що утворюють плівку. З фігури можна побачити, що зі збільшенням концентрації розчину плівки HPMC, пропускання плівки HPMC поступово зменшувалася, а серпання значно зросла зі збільшенням концентрації плівкоутворюючого розчину.

Рис.2.3 Вплив різного вмісту HPMC на оптичну властивість фільмів HPMC

Існує дві основні причини: по -перше, з точки зору концентрації чисельності дисперсної фази, коли концентрація низька, концентрація чисел має домінуючий вплив на оптичні властивості матеріалу [61]. Тому зі збільшенням концентрації розчину плівки HPMC щільність плівки зменшується. Світловий пропуск значно зменшився, а серпанок значно збільшився. По-друге, з аналізу процесу створення фільму це може бути тому, що фільм був зроблений методом формування плівки. Збільшення складності подовження призводить до зменшення гладкості поверхні плівки та зменшення оптичних властивостей плівки HPMC.

2.3.1.4 Розчинність води тонких плівок HPMC при різних концентраціях рідини, що утворює плівку

Розчинність води водорозчинних плівок пов'язана з їх концентрацією плівки. Виріжте плівки 30 мм × 30 мм, зроблені з різними концентраціями, що утворюють плівку, і позначте плівку "+", щоб виміряти час, щоб плівка повністю зникла. Якщо плівка загортається або прилипає до стін склянки, повторюйте. Малюнок 2.4-схема тенденції розчинності води плівок HPMC при різних концентраціях рідини, що утворює плівку. З фігури видно, що зі збільшенням концентрації рідини плівки, водорозчинний час плівок HPMC стає довшим, що свідчить про те, що розчинність води плівок HPMC зменшується. Припускається, що причиною може бути те, що зі збільшенням концентрації розчину плівкової плівки HPMC збільшується в'язкість розчину, а міжмолекулярна сила посилюється після геляції, що призводить до ослаблення дифузивності плівки HPMC у воді та зниження розчинності води.

Рис.2.4 Вплив різного вмісту HPMC на розчинність води HPMC плівок

2.3.2 Вплив температури формування плівки на тонкі плівки HPMC

2.3.2.1 XRD Шаблони тонких плівок HPMC при різних температурах формування плівки

Рис.2.5 XRD плівок HPMC під різною температурою формування плівки

На малюнку 2.5 показані XRD -схеми тонких плівок HPMC при різних температурах плівки. Два дифракційні піки при 9,5 ° та 20,4 ° аналізували на плівку HPMC. З точки зору інтенсивності дифракційних піків із підвищенням температури плівки, дифракційні піки в двох місцях спочатку збільшилися, а потім ослабли, а здатність кристалізації спочатку зросла, а потім зменшувалася. Коли температура плівки становила 50 ° C, упорядковане розташування молекул HPMC з точки зору впливу температури на однорідне зародження, коли температура низька, в'язкість розчину висока, швидкість росту кристалічних ядер невелика, а кристалізація важка; Зі поступово температура плівки, швидкість зародження збільшується, рух молекулярного ланцюга прискорюється, молекулярний ланцюг легко розташований навколо кристалічного ядра впорядковано, і легше утворювати кристалізацію, тому кристалізація досягне максимального значення при певній температурі; Якщо температура плівки занадто висока, молекулярний рух занадто жорстокий, утворення кристалічного ядра складне, а утворення ядерної ефективності низьке і важко утворювати кристали [62,63]. Тому кристалічність плівок HPMC збільшується спочатку, а потім зменшується зі збільшенням температури утворення плівки.

2.3.2.2 Механічні властивості тонких плівок HPMC при різних температурах плівки

Зміна температури формування плівки матиме певний ступінь впливу на механічні властивості плівки. На малюнку 2.6 показана зміна тенденції міцності на розрив та подовження при розриві плівок HPMC при різних температурах формування плівки. У той же час, це показало тенденцію до збільшення спочатку, а потім зменшення. Коли температура формування плівки становила 50 ° C, міцність на розрив та подовження при розриві плівки HPMC досягли максимальних значень, які були відповідно 116 МПа та 32%.

Рис.2.6 Вплив температури утворення плівки на механічні властивості плівок HPMC

З точки зору молекулярного розташування, чим більше впорядковане розташування молекул, тим краще міцність на розрив [64]. З рис. 2,5 XRD -схеми плівок HPMC при різних температурах формування плівки, можна побачити, що зі збільшенням температури формування плівки впорядковане розташування молекул HPMC спочатку збільшується, а потім зменшується. Коли температура формування плівки становить 50 ° C, ступінь впорядкованого розташування є найбільшою, тому міцність на розрив плівок HPMC спочатку збільшується, а потім зменшується зі збільшенням температури плівки, а максимальне значення з’являється при температурі плівки 50 ℃. Подовження на прориві показує тенденцію спочатку збільшення, а потім зменшення. Причиною може бути те, що зі збільшенням температури впорядковане розташування молекул спочатку збільшується, а потім зменшується, а кристалічна структура, що утворюється в полімерній матриці, диспергується в некристалізованій полімерній матриці. У матриці утворюється фізична зшита структура, яка відіграє певну роль у посиленні [65], тим самим сприяючи подовженню при розриві плівки HPMC, щоб з’явитися піком при температурі формування плівки 50 ° C.

2.3.2.3 Оптичні властивості плівок HPMC при різних температурах формування плівки

Малюнок 2.7 - крива зміни оптичних властивостей плівок HPMC при різних температурах формування плівки. З фігури видно, що зі збільшенням температури утворення плівки пропускання плівки HPMC поступово збільшується, серпанок поступово зменшується, а оптичні властивості плівки HPMC поступово стають кращими.

Рис.2.7 Вплив температури утворення плівки на оптичну властивість HPMC

Відповідно до впливу молекул температури та води на плівку [66], коли температура низька, молекули води існують у HPMC у вигляді пов'язаної води, але ця пов'язана вода поступово неспанілізована, а HPMC знаходиться у скляному стані. Напаталізація плівки утворює отвори в HPMC, а потім розсіювання утворюється в отворах після світлого опромінення [67], тому легкий пропуск плівки низький, а серпанок високий; Зі збільшенням температури починаються рухатися молекулярні сегменти HPMC, отвори, що утворюються після випаровування води, заповнюються, отвори поступово зменшуються, ступінь розсіювання світла в отворах зменшується, а пропускний стан збільшується [68], тому легкий пропуск фільму збільшується і зменшується.

2.3.2.4 Розчинність води плівок HPMC при різних температурах формування плівки

На малюнку 2.8 показані криві розчинності води HPMC плівок при різних температурах формування плівки. З фігури видно, що час розчинності води плівки HPMC збільшується зі збільшенням температури формування плівки, тобто розчинність води плівок HPMC стає гіршою. З підвищенням температури плівки, швидкість випаровування молекул води та швидкість гелеутворення прискорюються, рух молекулярних ланцюгів прискорюється, молекулярне відстань зменшується, а молекулярне розташування на поверхні плівки є більш щільним, що ускладнює молекули води між молекулами HPMC. Розчинність води також знижується.

Рис.2.8 Вплив температури формування плівки на розчинність води HPMC плівки

2.4 Підсумок цієї глави

У цій главі гідроксипропіл метилцелюлозу використовували як сировину для приготування водорозчинної пакувальної плівки HPMC методом формування плівки. Кристалічність плівки HPMC була проаналізована за допомогою дифракції XRD; Механічні властивості водорозчинної пакувальної плівки HPMC були протестовані та проаналізовані мікроелектронною універсальною тестувальною машиною на розрив, а оптичні властивості плівки HPMC були проаналізовані за допомогою легкого тестера серпанку. Час розчинення у воді (час розчинності води) використовується для аналізу її розчинності води. Наступні висновки зроблені з вищезазначеного дослідження:

1) Механічні властивості плівок HPMC спочатку збільшувались, а потім зменшувались із збільшенням концентрації плівкоутворюючого розчину, а спочатку збільшувались, а потім зменшуються зі збільшенням температури плівки. Коли концентрація розчину плівки HPMC становила 5%, а температура формування плівки становила 50 ° C, механічні властивості плівки хороші. У цей час міцність на розрив становить близько 116 мпА, а подовження при перерві - приблизно 31%;

2) оптичні властивості плівок HPMC зменшуються зі збільшенням концентрації розчину плівки та поступово збільшуються зі збільшенням температури плівки; всебічно вважає, що концентрація розчину плівки не повинна перевищувати 5%, а температура формування плівки не повинна перевищувати 50 ° C

3) Водна розчинність плівок HPMC показала тенденцію вниз із збільшенням концентрації плівкоутворюючого розчину та підвищенням температури плівки. Коли використовували концентрацію 5% плівкового розчину HPMC та температури плівки 50 ° С, час розкладання води становив 55 хв.

Розділ 3 Вплив пластифікаторів на HPMC водорозчинні упаковки

3.1 Вступ

Як новий тип природного полімерного матеріалу HPMC водорозчинна пакувальна плівка HPMC має хорошу перспективу для розвитку. Гідроксипропіл метилцелюлоза - це природне похідне целюлози. Він нетоксичний, не забруднюючий, відновлювані, хімічно стабільні та має хороші властивості. Водорозчинна та плівкова форма, це потенційний водорозчинний пакувальний матеріал упаковки.

У попередній главі було обговорено підготовку водорозчинної упаковки HPMC, використовуючи гідроксипропіл метилцелюлозу в якості сировини за допомогою методу формування плівки розчину, а також ефект концентрації рідини, що утворює плівку, та температури плівки на пачку гідроксипропіллелюлози. Вплив продуктивності. Результати показують, що міцність на розрив фільму становить близько 116 мпА, а подовження при перерві - 31% при оптимальній концентрації та умовах процесу. Жистка таких фільмів погана в деяких програмах і потребує подальшого вдосконалення.

У цій главі гідроксипропіл-метилцелюлоза все ще використовується як сировина, а водорозчинна упаковка плівка готується методом формування плівки. , подовження при перерві), оптичні властивості (пропускання, імла) та розчинність води.

3.2 Експериментальний відділ

3.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти

Таблиця 3.1 Експериментальні матеріали та технічні характеристики

Таблиця 3.2 Експериментальні інструменти та технічні характеристики

3.2.2 Підготовка зразків

1) Зважування: зважте певну кількість гідроксипропіл метилцелюлози (5%) та сорбіт (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) з електронним балансом, і використовуйте шпринт для вимірювання алкоголю гліцерину (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).

2) Розчинення: Додайте зважену гідроксипропіл метилцелюлозу в підготовлену деіонізовану воду, перемішайте при нормальній температурі і тиску, поки вона не буде повністю розчинена, а потім додайте гліцерин або сорбіт у різних масових фракціях відповідно. У гідроксипропіл-метилцелюлозному розчині перемішайте протягом певного періоду часу, щоб зробити його рівномірно змішаним, і дайте йому стояти протягом 5 хвилин (дефомінг), щоб отримати певну концентрацію рідини, що утворює плівку.

3) Виробництво плівки: Введіть рідину, що формує плівку в скляну страву з Петрі і відкиньте її, щоб утворити плівку, дайте їй постояти певний проміжок часу, щоб зробити його гелем, а потім покласти її в духовку, що висушує, і утворює плівку, щоб зробити плівку з товщиною 45 мкм. Після того, як плівка розміщується в сушильній коробці для використання.

3.2.3 Характеристика та тестування продуктивності

3.2.3.1 Аналіз інфрачервоної абсорбційної спектроскопії (FT-IR)

Інфрачервона абсорбційна спектроскопія (FTIR) - це потужний метод характеристики функціональних груп, що містяться в молекулярній структурі та ідентифікації функціональних груп. Інфрачервоний спектр поглинання пакувальної плівки HPMC вимірювали за допомогою інфрачервоного спектрометра трансформації Nicolet 5700 Фур'є, виробленого термоелектричною корпорацією. У цьому експерименті був використаний метод тонкої плівки, діапазон сканування становив 500-4000 см-1, а кількість сканування становила 32. Зразкові плівки сушили в сушильній духовці при 50 ° С протягом 24 год для інфрачервоної спектроскопії.

3.2.3.2 Широка рентгенівська дифракція (XRD) Аналіз: Те саме, що і 2.2.3.1

3.2.3.3 Визначення механічних властивостей

Сила на розрив та подовження при розриві плівки використовуються як параметри для оцінки її механічних властивостей. Подовження на перерві - це співвідношення переміщення до початкової довжини, коли плівка зламана, у %. Використовуючи інструмент (5943) Мініатюрну електронну тест-апарат для випробувань Instron (Shanghai), відповідно до методу випробувань GB13022-92 для властивостей розтягування пластикових плівок, випробування при 25 ° С, 50% умов RH, вибірки з рівномірною товщиною та чистою поверхнею без довіри.

3.2.3.4 Визначення оптичних властивостей: те саме, що і 2.2.3.3

3.2.3.5 Визначення розчинності води

Наріжте плівку 30 мм × 30 мм товщиною близько 45 мкм, додайте 100 мл води до 200 мл склянки, покладіть плівку в центр поверхні нерухомості та виміряйте час, щоб плівка повністю зникла [56]. Кожен зразок вимірювали 3 рази, а середнє значення взяли, а одиницю - мінімум.

3.2.4 Обробка даних

Експериментальні дані обробляли Excel, а графік намальовано за допомогою програмного забезпечення Origin.

3.3 Результати та обговорення

3.3.1 Вплив гліцерину та сорбіту на інфрачервоний спектр поглинання плівок HPMC

(a) гліцерин (b) сорбіт

Рис.3.1 фута-IR плівок HPMC при різних концентраціях гліцерину або сорбітулуму

Інфрачервона абсорбційна спектроскопія (FTIR) - це потужний метод характеристики функціональних груп, що містяться в молекулярній структурі та ідентифікації функціональних груп. На малюнку 3.1 показані інфрачервоні спектри плівок HPMC з різними доповненнями гліцерину та сорбіту. З фігури видно, що характерні піки вібрації скелета плівки HPMC в основному знаходяться у двох областях: 2600 ~ 3700 см-1 і 750 ~ 1700 см-1 [57-59], 3418 см-1

Поруч із поглинанням, спричиненими розтягуванням вібрації ОН-зв'язку, 2935 см-1-піком поглинання -Ch2, 1050см-1-піком поглинання -co- та -coc- на первинних та вторинних гідроксильних групах, а 1657 см-1-вершина поглинання гідроксипропілів. Пік поглинання гідроксильної групи у розтяжній вібрації рамок, 945см -1 -пік поглинання -Ch3 [69]. Піки поглинання при 1454 см-1, 1373 см-1, 1315 см-1 та 945см-1 призначаються до асиметричних, симетричних деформаційних вібрацій, у площині та поза площиною вібрацією -Ch3 відповідно [18]. Після пластифікації в інфрачервоному спектрі плівки не з'явився нові піки поглинання, що вказує на те, що HPMC не зазнав суттєвих змін, тобто пластифікатор не знищив свою структуру. З додаванням гліцерину, вершина вібрації-OH-OH при 3418 см-1 плівки HPMC ослабла, а пік поглинання при 1657 см-1, піки поглинання при 1050 см-1 ослаблені, а вершини поглинання-CO- та -cOC-на первинні та вторинні гідроксильні групи ослаблені; З додаванням сорбітолу до плівки HPMC-ОГ, що розтягує вібрацію вершини при 3418 см-1, ослаблений, а піки поглинання при 1657 см-1 ослаблені. . Зміни цих піків поглинання в основному спричинені індуктивними ефектами та міжмолекулярним водневим зв’язком, які змушують їх змінюватись із сусідніми смугами -Ch3 та -Ch2. Через невеликий введення молекулярних речовин перешкоджає утворенню міжмолекулярних водневих зв’язків, тому міцність на розрив пластифікованої плівки знижується [70].

3.3.2 Вплив гліцерину та сорбіту на XRD -шаблони плівок HPMC

(a) гліцерин (b) сорбіт

Рис.3.2 XRD плівок HPMC під різними гліцерином або сорбітолумами концентрації

Широка кутова рентгенівська дифракція (XRD) аналізує кристалічний стан речовин на молекулярному рівні. Для визначення використовували рентгенівський дифрактометр типу ARL/XTRA, виробленого компанією Thermo Arl у Швейцарії. Малюнок 3.2 - XRD -схеми плівок HPMC з різними доповненнями гліцерину та сорбіту. З додаванням гліцерину інтенсивність дифракційних піків при 9,5 ° та 20,4 ° ослаблена; З додаванням сорбітолу, коли кількість додавання становила 0,15%, пік дифракції при 9,5 ° посилювався, а пік дифракції при 20,4 ° був ослаблений, але загальна інтенсивність дифракції була нижчою, ніж у плівці HPMC без сорбітолу. З безперервним додаванням сорбітолу пік дифракції при 9,5 ° знову ослаблений, а пік дифракції при 20,4 ° не змінювався суттєво. Це пояснюється тим, що додавання малих молекул гліцерину та сорбітолу порушує впорядковане розташування молекулярних ланцюгів і руйнує оригінальну кристалічну структуру, тим самим зменшуючи кристалізацію плівки. З фігури видно, що гліцерин має великий вплив на кристалізацію плівок HPMC, що вказує на те, що гліцерин та HPMC мають хорошу сумісність, тоді як сорбіт та HPMC мають погану сумісність. З структурного аналізу пластифікаторів сорбіт має структуру цукрового кільця, подібну до целюлози, і його стеричний перешкода є великою, що призводить до слабкого інтерпретації між молекулами сорбіту та молекулами целюлози, тому він мало впливає на кристалізацію целюлози.

[48].

3.3.3 Вплив гліцерину та сорбіту на механічні властивості плівок HPMC

Міцність на розрив та подовження при розриві плівки використовуються як параметри для оцінки її механічних властивостей, а вимірювання механічних властивостей може судити про його застосування в певних галузях. На малюнку 3.3 показана зміна міцності на розрив та подовження при розриві плівок HPMC після додавання пластифікаторів.

Рис.3.3 Вплив гліцерину або сорбітолумона на властивості машинних плівок HPMC

З малюнка 3.3 (а) видно, що з додаванням гліцерину подовження при розриві плівки HPMC спочатку збільшується, а потім зменшується, тоді як міцність на розрив спочатку швидко зменшується, потім повільно збільшується, а потім продовжує зменшуватися. Подовження при розриві плівки HPMC спочатку збільшувалося, а потім зменшилося, оскільки гліцерин має більше гідрофільних груп, що робить матеріал і молекули води мають сильний ефект гідратації [71], тим самим покращуючи гнучкість плівки. З безперервним збільшенням додавання гліцерину подовження при розриві плівки HPMC зменшується, це тому, що гліцерин робить молекулярний проміжок HPMC більшим, а заплутане між макромолекулами зменшується, і фільм схильний до розриву, коли плівка страждає, тим самим зменшуючи елонга при розриві фільму. Причиною швидкого зниження міцності на розтяг є: додавання малих молекул гліцерину порушує тісне розташування між молекулярними ланцюгами HPMC, послаблює силу взаємодії між макромолекулами та знижує міцність на розтяг плівки; Міцність на розтяг. Невелике збільшення, з точки зору розташування молекулярного ланцюга, відповідний гліцерин певною мірою збільшує гнучкість молекулярних ланцюгів HPMC, сприяє розташуванню полімерних молекулярних ланцюгів і робить міцність на розтяг плівки незначно збільшується; Однак, коли є занадто багато гліцерину, молекулярні ланцюги деконструюються одночасно з упорядкованим розташуванням, а швидкість зневажливості вища, ніж у впорядкованому розташуванні [72], що зменшує кристалізацію плівки, що призводить до низької міцності на розрізнення фільму HPMC. Оскільки ефект жорсткого дію є за рахунок міцності на розрив плівки HPMC, кількість доданого гліцерину не повинна бути занадто великою.

Як показано на малюнку 3.3 (b), з додаванням сорбітолу, подовження при розриві плівки HPMC спочатку збільшувалося, а потім зменшилося. Коли кількість сорбітолу становила 0,15%, подовження при перерві плівки HPMC досягло 45%, а потім подовження при перерві фільму знову зменшувалося. Сила на розрив швидко зменшується, а потім коливається близько 50 Мп з безперервним додаванням сорбіту. Видно, що коли кількість доданого сорбітолу становить 0,15%, ефект пластифіку - найкращий. Це пояснюється тим, що додавання малих молекул сорбітолу порушує регулярне розташування молекулярних ланцюгів, роблячи проміжок між молекулами більшою, сила взаємодії зменшується, а молекули легко ковзають, тому подовження при розриві плівки збільшується і зменшується міцність на розтяг. По мірі того, як кількість сорбітолу продовжувала збільшуватися, подовження при розриві плівки знову зменшилося, оскільки невеликі молекули сорбіту були повністю розповсюджені між макромолекулами, що призводить до поступового зменшення точок заплутування між макромолекулами та зменшенням подовження при перерві фільму.

Порівняння пластицізації ефектів гліцерину та сорбіту на плівки HPMC, додавання 0,15% гліцерину може збільшити подовження при перерві плівки приблизно на 50%; Хоча додавання 0,15% сорбіту може збільшити подовження лише при перерві плівки, швидкість досягає близько 45%. Сила на розрив знижувалася, а зменшення було меншим при додаванні гліцерину. Видно, що пластизуючий ефект гліцерину на плівку HPMC кращий, ніж у сорбітолу.

3.3.4 Вплив гліцерину та сорбіту на оптичні властивості плівок HPMC

(a) гліцерин (b) сорбіт

Рис.3.4 Вплив оптичної властивості гліцерину або сорбітолумона плівок HPMC

Світловий пропуск і імла є важливими параметрами прозорості пакувальної плівки. Видимість та чіткість упакованих товарів в основному залежать від легкої пропускання та серпанку упаковки. Як показано на малюнку 3.4, додавання гліцерину та сорбіту вплинуло на оптичні властивості плівок HPMC, особливо серпанку. Малюнок 3.4 (а) - це графік, що показує вплив додавання гліцерину на оптичні властивості плівок HPMC. З додаванням гліцерину, пропускання плівок HPMC спочатку збільшився, а потім зменшився, досягнувши максимального значення близько 0,25%; Імпани швидко зростали, а потім повільно. З вищезазначеного аналізу видно, що коли кількість додавання гліцерину становить 0,25%, оптичні властивості плівки кращі, тому кількість додавання гліцерину не повинна перевищувати 0,25%. Малюнок 3.4 (b) - це графік, що показує вплив додавання сорбіту на оптичні властивості плівок HPMC. З фігури видно, що з додаванням сорбітолу серпанок плівок HPMC спочатку збільшується, потім повільно зменшується, а потім збільшується, і пропускання збільшується спочатку, а потім збільшується. зменшилося, і пропускання світла та серпанки з'явилися піки одночасно, коли кількість сорбіту становила 0,45%. Видно, що коли кількість доданого сорбіту становить від 0,35 до 0,45%, його оптичні властивості кращі. Порівнюючи вплив гліцерину та сорбіту на оптичні властивості плівок HPMC, видно, що сорбіт мало впливає на оптичні властивості плівок.

Взагалі кажучи, матеріали з високим пропусканням світла матимуть нижчу серпанок, і навпаки, але це не завжди так. Деякі матеріали мають високу пропускну здатність світла, але також високі значення серпанку, такі як тонкі плівки, такі як матове скло [73]. Фільм, підготовлена ​​в цьому експерименті, може вибрати відповідну кількість пластифікатора та додавання відповідно до потреб.

3.3.5 Вплив гліцерину та сорбіту на розчинність води HPMC плівок

(a) Гліцерин （B） Сорбітол

Рис.3.5 Вплив гліцерину або сорбітолумону розчинності з водоймами HPMC плівок

На малюнку 3.5 показаний вплив гліцерину та сорбіту на розчинність води плівок HPMC. З фігури можна побачити, що зі збільшенням вмісту пластифікатора час розчинності з водою плівки HPMC триває, тобто розчинність води плівки HPMC поступово зменшується, а гліцерин має більший вплив на розчинність води HPMC, ніж сорбіт. Причина, чому гідроксипропіл -метилцелюлоза має хорошу розчинність води, через існування великої кількості гідроксильних груп у його молекулі. З аналізу інфрачервоного спектру видно, що з додаванням гліцерину та сорбітолу піку вібрації гідроксильної вібрації слабшає кількість гідроксильних груп у молекулі HPMC, а гідрофільна група зменшується, тому розчинність води HPMC знижується.

3.4 Розділи цієї глави

Завдяки вищевказаному аналізу продуктивності плівок HPMC видно, що гліцерин та сорбіт пластифікаторів покращують механічні властивості плівок HPMC та збільшують подовження при розриві плівок. Коли додавання гліцерину становить 0,15%, механічні властивості плівок HPMC відносно хороші, міцність на розрив становить близько 60 мпА, а подовження при перерві - близько 50%; Коли додавання гліцерину становить 0,25%, оптичні властивості краще. Коли вміст сорбітолу становить 0,15%, міцність на розрив плівки HPMC становить близько 55 МПа, а подовження при перерві збільшується приблизно до 45%. Коли вміст сорбіту становить 0,45%, оптичні властивості фільму кращі. Обидва пластифікатори знизили розчинність води плівки HPMC, тоді як сорбіт менше вплинув на розчинність води HPMC плівок. Порівняння впливу двох пластифікаторів на властивості плівок HPMC показує, що пластизуючий ефект гліцерину на плівки HPMC кращий, ніж у сорбітолу.

Розділ 4 Вплив зшивання агентів на водорозчинну упаковку HPMC упаковки

4.1 Вступ

Гідроксипропіл метилцелюлоза містить багато гідроксильних груп та гідроксипропокси -груп, тому вона має хорошу розчинність води. У цьому документі використовується хороша розчинність води для підготовки нового зеленого та екологічно чистого водорозчинного упаковки. Залежно від застосування водорозчинної плівки, у більшості застосувань необхідна швидка розчинення водорозчинної плівки, але іноді бажана затримка розчинення [21].

Тому в цій главі глутаральдегід використовується як модифікований зшиваючий агент для водорозчинної упаковки гідроксипропіл-метилцелюлози, і її поверхня зшита, щоб змінити плівку, щоб зменшити водоносність плівки та затримати час водоносності. В основному були вивчені вплив різних доповнень об'єму глутаральдегіду на розчинність води, механічні властивості та оптичні властивості гідроксипропіл метилцелюлозних плівок.

4.2 Експериментальна частина

4.2.1 Експериментальні матеріали та інструменти

Таблиця 4.1 Експериментальні матеріали та технічні характеристики

4.2.2 Підготовка зразків

1) зважування: зважте певну кількість гідроксипропіл метилцелюлози (5%) з електронним балансом;

2) Розчинення: зважену гідроксипропіл метилцелюлозу додають у підготовлену деіонізовану воду, перемішують при кімнатній температурі та тиску до повністю розчиненого, а потім різної кількості глутаральдегіду (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), переміщується рівномірно, нехай на певний період часу (дефоміндування) та плівки з інформуванням Глутаральдегід додається кількістю;

3) Створення плівки: Введіть плівку, що утворює рідину в скляну страву з Петрі, і киньте плівку, покладіть її в повітряну сушіння 40 ~ 50 ° C, щоб висушити плівку, зробити плівку товщиною 45 мм, розкрити плівку та покласти її в сушильну коробку для резервного копіювання.

4.2.3 Характеристика та тестування продуктивності

4.2.3.1 Аналіз інфрачервоної абсорбційної спектроскопії (FT-IR)

Інфрачервоне всмоктування плівок HPMC визначали за допомогою інфрачервоного спектрометра Nicolet 5700 Фур'є, виробленим американською термоелектричною компанією, закривають спектр.

4.2.3.2 Аналіз ширококутного рентгенівського дифракції (XRD)

Ширококутна рентгенівська дифракція (XRD)-це аналіз стану кристалізації речовини на молекулярному рівні. У цій роботі стан кристалізації тонкої плівки визначали за допомогою рентгенівського дифрактометра ARL/XTRA, виробленого Thermo Arl Швейцарії. Умови вимірювання: джерело рентгенівських променів-це нікель-фільтр Cu-Kα (40 кВ, 40 Ма). Кут сканування від 0 ° до 80 ° (2θ). Швидкість сканування 6 °/хв.

4.2.3.3 Визначення розчинності води: те саме, що і 2.2.3.4

4.2.3.4 Визначення механічних властивостей

Використовуючи інструмент (5943) Мініатюрна електронна універсальна машина для випробувань на розтягнення (Шанхай), згідно з методом випробувань GB13022-92 для властивостей розтягування пластикових плівок, випробування при 25 ° C, 50% RH умов вибору з рівномірною товщиною та чистою поверхнею без протинароджених.

4.2.3.5 Визначення оптичних властивостей

Використовуючи легкий тестер серпанку пропускання, виберіть зразок, який слід випробувати з чистою поверхнею та не зморщує, і виміряти легкий пропуск і серпанок плівки при кімнатній температурі (25 ° C та 50%RH).

4.2.4 Обробка даних

Експериментальні дані обробляли Excel та графікували за допомогою програмного забезпечення Origin.

4.3 Результати та обговорення

4.3.1 Спектри поглинання інфрачервоного поглинання глутаральдегідів, що переповнені, фільми HPMC HPMC

Рис.4.1 FT-IR фільмів HPMC при різному вмісті глутаральдегіду

Інфрачервона абсорбційна спектроскопія є потужним засобом для характеристики функціональних груп, що містяться в молекулярній структурі, та для ідентифікації функціональних груп. Для подальшого розуміння структурних змін гідроксипропіл метилцелюлози після модифікації інфрачервоні тести проводили на плівках HPMC до та після модифікації. На малюнку 4.1 показані інфрачервоні спектри плівок HPMC з різною кількістю глутаральдегіду та деформацією фільмів HPMC

Вібраційні вершини поглинання -OH становлять близько 3418 см-1 та 1657 см-1. Порівняння зшитого та неперешкодженого інфрачервоного спектрів плівок HPMC, можна побачити, що з додаванням глутаральдегіду, коливальними піками -OH при 3418 см-1 та 1657 см. Група поглинання гідроксилу на 1 гідроксил-групі була значно ослабленою, що свідчить про гідроксил Зниження, що було викликано реакцією зшивання між деякими гідроксильними групами HPMC та групою діалдегіду на глутаральдегіді [74]. Крім того, було встановлено, що додавання глутаральдегіду не змінило положення кожного характерного піку поглинання HPMC, що вказує на те, що додавання глутаральдегіду не знищило групи самої HPMC.

4.3.2 XRD-шаблони глутаральдегіду, що скручують фільми HPMC

Виконуючи рентгенівську дифракцію на матеріалі та аналізуючи його дифракційну схему, це метод дослідження для отримання інформації, як структура або морфологія атомів або молекул всередині матеріалу. На малюнку 4.2 наведені XRD -шаблони плівок HPMC з різними доповненнями глутаральдегіду. Зі збільшенням додавання глутаральдегіду інтенсивність дифракційних піків HPMC близько 9,5 ° та 20,4 ° ослаблена, оскільки альдегіди на молекулі глутаральдегід ослабли. Реакція зшивання відбувається між гідроксильною групою та гідроксильною групою на молекулі HPMC, яка обмежує рухливість молекулярного ланцюга [75], тим самим знижуючи впорядковану здатність до розташування молекули HPMC.

Рис.4.2 XRD фільмів HPMC при різному вмісті глутаральдегіду

4.3.3 Вплив глутаральдегіду на розчинність води HPMC плівок

Рис.4.3 Вплив глутаральдегіду на розчинність води HPMC плівок

З малюнка 4.3 Вплив різних доповнень глутаральдегіду на розчинність води плівок HPMC, можна побачити, що зі збільшенням дози глутаральдегіду триває час розчинності води HPMC. Реакція зшивання відбувається з альдегідною групою на глутаральдегіді, що призводить до значного зменшення кількості гідроксильних груп у молекулі HPMC, тим самим продовжуючи розчинність води плівки HPMC та знижуючи воду розчинність плівки HPMC.

4.3.4 Вплив глутаральдегіду на механічні властивості плівок HPMC

Рис.4.4 Вплив глутаральдегіду на міцність на розрив і порушення подовження фільмів HPMC

Для того, щоб дослідити вплив вмісту глутаральдегіду на механічні властивості плівок HPMC, тестували міцність на розрив та подовження при розриві модифікованих плівок. Наприклад, 4.4 - графік впливу додавання глутаральдегіду на міцність на розрив і подовження при розриві плівки. Зі збільшенням додавання глутаральдегіду міцність на розрив та подовження при розриві плівок HPMC спочатку зросли, а потім зменшилися. тенденція. Оскільки зшивання глутаральдегіду та целюлози належить до зшивання ефірифікації, після додавання глутаральдегіду до плівки HPMC, дві альдегідні групи на молекулу глутаральдегіду та гідроксильні групи HPMC піддаються перехресній реакції на форму, що збільшують механізму. З безперервним додаванням глутаральдегіду щільність зшивання в розчині збільшується, що обмежує відносне ковзання між молекулами, а молекулярні сегменти не легко орієнтовані під дією зовнішньої сили, що показує, що механічні властивості тонких плівок HPMC знижують макроскопічно [76]. З малюнка 4.4 Вплив глутаральдегіду на механічні властивості плівок HPMC показує, що коли додавання глутаральдегіду становить 0,25%, ефект зшивання кращий, а механічні властивості плівок HPMC кращі.

4.3.5 Вплив глутаральдегіду на оптичні властивості фільмів HPMC

Світло -пропускання та імла - це два дуже важливі оптичні параметри продуктивності упаковки. Чим більше пропускання, тим краща прозорість фільму; Солоя, також відома як помутніння, вказує на ступінь невиразності фільму, і чим більша серпанок, тим гірше ясність фільму. Малюнок 4.5 - крива впливу додавання глутаральдегіду на оптичні властивості плівок HPMC. З фігури видно, що зі збільшенням додавання глутаральдегіду легкий пропуск спочатку повільно збільшується, потім швидко збільшується, а потім повільно зменшується; імла спочатку зменшився, а потім збільшився. Коли додавання глутаральдегіду становило 0,25%, пропускання плівки HPMC досяг максимального значення 93%, а серпанок досяг мінімального значення 13%. У цей час оптичні показники були кращими. Причиною збільшення оптичних властивостей є зшиваюча реакція між молекулами глутаральдегіду та гідроксипропіл-метилцелюлозою, і міжмолекулярна композиція є більш компактною та рівномірною, що збільшує оптичні властивості плівок HPMC [77-79]. Коли зшиваючий агент є надмірним, місця зшивання є перенасиченими, відносне ковзання між молекулами системи складно, а явище гелю легко статися. Тому оптичні властивості плівок HPMC зменшуються [80].

Рис.4.5 Вплив глутаральдегіду на оптичну властивість фільмів HPMC

4.4 Розділи цієї глави

За допомогою наведеного вище аналізу зроблені наступні висновки:

1) Інфрачервоний спектр глутаральдегіду, що переповнюється, HPMC плівки показує, що плівка глутаральдегіду та HPMC зазнає зшивання реакції.

2) Більш доречно додати глутаральдегід в діапазоні від 0,25% до 0,44%. Коли кількість додавання глутаральдегіду становить 0,25%, всебічні механічні властивості та оптичні властивості плівки HPMC кращі; Після зшивання, розчинність води плівки HPMC триває, а розчинність води знижується. Коли кількість додавання глутаральдегіду становить 0,44%, час розчинності води досягає приблизно 135 хв.

Розділ 5 Природна антиоксидантна розчинна упаковка HPMC

5.1 Вступ

Для розширення застосування гідроксипропіл метилцелюлозної плівки в упаковці харчових продуктів у цій главі використовується антиоксидант Bamboo Leaf (AOB) як природну антиоксидантну добавку та використовує метод форми плівки для підготовки природних бамбукових листя з різними масовими фракціями. Антиоксидантна плівка для водорозчинної упаковки HPMC, вивчіть антиоксидантні властивості, розчинність води, механічні властивості та оптичні властивості плівки та створюють основу для її застосування в системах упаковки харчових продуктів.

5.2 Експериментальна частина

5.2.1 Експериментальні матеріали та експериментальні інструменти

Вкладка.5.1 Експериментальні матеріали та технічні характеристики

Вкладка.5.2 Експериментальний апарат та технічні характеристики

5.2.2 Підготовка зразків

Prepare hydroxypropyl methylcellulose water-soluble packaging films with different amounts of bamboo leaf antioxidants by solution casting method: prepare 5% hydroxypropyl methylcellulose aqueous solution, stir evenly, and then add hydroxypropyl methylcellulose Add a certain proportion (0%, 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0.07%, 0.09%) of Антиоксиданти з бамбукового листя до розчину плівки з целюлозою і продовжують перемішувати

Щоб повністю змішатись, дайте стояти при кімнатній температурі протягом 3-5 хвилин (дефомінг), щоб приготувати плівкові розчини HPMC, що містять різні масові фракції антиоксидантів бамбукових листів. Висушіть його в духовці вибуху, і покладіть у сушильну духовку для подальшого використання після відшаровування плівки. Підготовлена ​​гідроксипропіл-метилцелюлозна водорозчинна упаковка, додана з бамбуковим антиоксидантом листя, називають коротко як плівка AOB/HPMC.

5.2.3 Характеристика та тестування продуктивності

5.2.3.1 Аналіз інфрачервоної абсорбційної спектроскопії (FT-IR)

Інфрачервоні спектри поглинання плівок HPMC вимірювали в режимі ATR за допомогою інфрачервоного спектрометра трансформації Nicolet 5700 Фур'є, що виробляється термоелектричною корпорацією.

5.2.3.2 Вимірювання рентгенівської дифракції (XRD): Те саме, що і 2.2.3.1

5.2.3.3 Визначення антиоксидантних властивостей

Для вимірювання антиоксидантних властивостей підготовлених плівок HPMC та плівок AOB/HPMC, метод очищення вільних радикалів DPPH був використаний для вимірювання швидкості очищення плівок у вільні радикали DPPH, щоб побічно вимірювати окислювальний резистентність фільмів.

Підготовка розчину DPPH: в умовах затінення розчиняйте 2 мг DPPH у 40 мл розчинника етанолу та ультразвуку протягом 5 хвилин, щоб зробити розчин рівномірним. Зберігайте в холодильнику (4 ° C) для подальшого використання.

Посилаючись на експериментальний метод Zhong Yuansheng [81], з незначною модифікацією, вимірювання значення A0: Візьміть 2 мл розчину DPPH у пробірку, потім додайте 1 мл дистильованої води, щоб повністю струсити і перемішати, і виміряти значення A (519 нм) з ультрафіолетовим спектрофотометром. є A0. Вимірювання значення: Додайте 2 мл розчину DPPH до пробірки, потім додайте 1 мл розчину тонкої плівки HPMC, щоб ретельно змішати, виміряти значення за допомогою УФ -спектрофотометра, візьміть воду як порожній контроль та три паралельні дані для кожної групи. Метод розрахунку швидкості очищення вільних радикалів DPPH відноситься до наступної формули,

У формулі: A - поглинання зразка; A0 - це порожнє управління

5.2.3.4 Визначення механічних властивостей: те саме, що і 2.2.3.2

5.2.3.5 Визначення оптичних властивостей

Оптичні властивості є важливими показниками прозорості пакувальних плівок, в основному включають пропускання та серпанок фільму. Пропускання та імла плівок вимірювали за допомогою тестера серпанку пропускання. Світловий пропуск та імла плівок вимірювали при кімнатній температурі (25 ° С і 50% RH) на пробних зразках з чистими поверхнями та без складок.

5.2.3.6 Визначення розчинності води

Виріжте плівку 30 мм × 30 мм товщиною близько 45 мкм, додайте 100 мл води до 200 мл склянки, покладіть плівку в центр поверхні нерухомості та виміряйте час, щоб плівка повністю зникла. Якщо плівка прилипає до стіни склянки, її потрібно знову виміряти, а результат приймається як в середньому 3 рази, одиниця становить хв.

5.2.4 Обробка даних

Експериментальні дані обробляли Excel та графікували за допомогою програмного забезпечення Origin.

5.3 Результати та аналіз

5.3.1 Фут-ІЧ-аналіз

Фіг.1 FTIR фільмів HPMC та AOB/HPMC

В органічних молекулах атоми, що утворюють хімічні зв’язки або функціональні групи, перебувають у стані постійної вібрації. Коли органічні молекули опромінені інфрачервоним світлом, хімічні зв’язки або функціональні групи в молекулах можуть поглинати вібрації, щоб отримати інформацію про хімічні зв’язки або функціональні групи в молекулі. На малюнку 5.1 показані спектри FTIR плівки HPMC та плівку AOB/HPMC. З малюнка 5 видно, що характерна скелетна вібрація гідроксипропіл метилцелюлози в основному концентрується в 2600 ~ 3700 см-1 та 750 ~ 1700 см-1. Сильна частота вібрації в області 950-1250 см-1 є головним чином характерною областю вібрації, що розтягувалась Скелет. Група поглинання плівки HPMC поблизу 3418 см-1 викликається розтягуванням вібрації ОН-зв’язку, а піком поглинання гідроксильної групи на групі гідроксипропокси при 1657 см-1 викликаний розтягуванням вібрації рамок [82]. Піки поглинання при 1454 см-1, 1373 см-1, 1315 см-1 та 945 см-1 були нормалізовані до асиметричних, симетричних коливань деформації, в площині та поза площиною вібрацією, що належать до -ch3 [83]. HPMC модифікували за допомогою AOB. З додаванням AOB положення кожного характерного піку AOB/HPMC не зміщувалося, що вказувало на те, що додавання AOB не знищило групи самого HPMC. Розтягування вібрації зв'язку ОН у смузі поглинання плівки AOB/HPMC поблизу 3418 см-1 ослаблена, а зміна пікової форми викликається зміною сусідньої метилової та метиленової смуги внаслідок індукції водневого зв’язку. 12] видно, що додавання AOB впливає на міжмолекулярні водневі зв’язки.

5.3.2 Аналіз XRD

Рис.5.2 XRD HPMC та AOB/

Рис.5.2 XRD фільмів HPMC та AOB/HPMC

Кристалічний стан плівок аналізували за допомогою ширококутної рентгенівської дифракції. На малюнку 5.2 показані XRD -шаблони плівок HPMC та плівок AAOB/HPMC. З фігури видно, що плівка HPMC має 2 дифракційні піки (9,5 °, 20,4 °). З додаванням AOB піки дифракції близько 9,5 ° та 20,4 ° значно ослаблені, що свідчить про те, що молекули плівки AOB/HPMC розташовані впорядковано. Здатність знижувалася, що вказує на те, що додавання AOB порушило розташування гідроксипропіл метилцелюлозної молекулярної ланцюга, знищило вихідну кристалічну структуру молекули та зменшило регулярне розташування гідроксипропіл -метилцелюлози.

5.3.3 Властивості антиоксидантів

Для вивчення впливу різних доповнень AOB на окислювальну стійкість плівок AOB/HPMC плівки з різними доповненнями AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) відповідно. Ефект швидкості очищення основи результати показані на малюнку 5.3.

Рис.5.3 Вплив плівок HPMC під вмістом AOB на промову DPPH

З рисунку 5.3 видно, що додавання антиоксиданту AOB значно покращило швидкість очищення радикалів DPPH за допомогою плівок HPMC, тобто антиоксидантні властивості плівок вдосконалювались, і зі збільшенням додавання AOB очищення радикалів DPPH вперше поступово зменшувалося. Коли кількість додавання AOB становить 0,03%, плівка AOB/HPMC найкраще впливає на швидкість очищення вільних радикалів DPPH, і його швидкість очищення для вільних радикалів DPPH досягає 89,34%, тобто плівки AOB/HPMC має найкращі показники анти-окислення в цей час; Коли вміст AOB становив 0,05% та 0,07%, швидкість очищення вільних радикалів DPPH плівки AOB/HPMC була вищою, ніж у групи 0,01%, але значно нижчий, ніж у групи 0,03%; Це може бути пов’язано з надмірними природними антиоксидантами, додавання AOB призвело до агломерації молекул AOB та нерівномірного розподілу у плівці, таким чином впливаючи на вплив антиоксидантного ефекту плівок AOB/HPMC. Видно, що плівка AOB/HPMC, підготовлена ​​в експерименті, має хорошу ефективність проти окислення. Коли кількість додавання становить 0,03%, продуктивність проти окислення плівки AOB/HPMC є найсильнішою.

5.3.4 Розчинність води

З малюнка 5.4 Вплив антиоксидантів бамбукового листя на розчинність води гідроксипропіл -метилцелюлозних плівок, можна побачити, що різні додавання AOB мають значний вплив на розчинність води плівок HPMC. Після додавання AOB із збільшенням кількості AOB, водорозчинний час плівки був коротшим, що свідчить про те, що водоносність плівки AOB/HPMC була кращою. Тобто, додавання AOB покращує розчинність води AOB/HPMC. З попереднього XRD -аналізу видно, що після додавання AOB кристалічність плівки AOB/HPMC зменшується, а сила між молекулярними ланцюгами ослаблена, що полегшує молекули води для входу в плівку AOB/HPMC, тому плівка AOB/HPMC вдосконалюється. Вода розчинність плівки.

Рис.5.4 Вплив AOB на водорозчинну плівки HPMC

5.3.5 Механічні властивості

Рис.5.5 Вплив AOB на міцність на розрив і порушення подовження фільмів HPMC

Застосування тонких плівкових матеріалів все більш широке, і його механічні властивості мають великий вплив на поведінку систем на основі мембран, що стало головною дослідницькою точкою. На малюнку 5.5 показані міцність на розрив та подовження при розриві кривих плівок AOB/HPMC. З фігури видно, що різні доповнення AOB мають значний вплив на механічні властивості плівок. Після додавання AOB зі збільшенням додавання AOB, AOB/HPMC. Сила на розрив фільму показала тенденцію до зниження, а подовження на перерві показало тенденцію спочатку збільшення, а потім зменшення. Коли вміст AOB становив 0,01%, подовження при перерві фільму досягло максимального значення близько 45%. Вплив AOB на механічні властивості плівок HPMC очевидний. З XRD -аналізу видно, що додавання антиоксидантного AOB зменшує кристалічність плівки AOB/HPMC, тим самим знижуючи міцність на розрив плівки AOB/HPMC. Подовження при розриві спочатку збільшується, а потім зменшується, оскільки AOB має хорошу розчинність та сумісність води, і є невеликою молекулярною речовиною. Під час процесу сумісності з HPMC сила взаємодії між молекулами ослаблена, а плівка пом'якшується. Жорстка структура робить плівку AOB/HPMC м'якою, а подовження при перерві плівки збільшується; По мірі того, як AOB продовжує збільшуватися, подовження при розриві плівки AOB/HPMC зменшується, оскільки молекули AOB в плівці AOB/HPMC роблять точку макромолеку між ланцюгами між макромолекулами макромолекули, а плівки, коли плівки, що відбиваються.

5.3.6 Оптичні властивості

Рис.5.6 Вплив AOB на оптичну властивість фільмів HPMC

Малюнок 5.6 - це графік, що показує зміну пропускання та імлі плівок AOB/HPMC. З рисунки видно, що зі збільшенням кількості доданої AOB пропускання плівки AOB/HPMC зменшується і імла збільшується. Коли вміст AOB не перевищував 0,05%, швидкість зміни легкого пропускання та серпанку плівок AOB/HPMC була повільною; Коли вміст AOB перевищував 0,05%, швидкість зміни пропускання світла та серпанку прискорилася. Тому кількість доданих AOB не повинна перевищувати 0,05%.

5.4 Розділи цієї глави

Приймаючи антиоксидант Bamboo Leaf (AOB) як природний антиоксидант та гідроксипропіл метилцелюлозу (HPMC) як матрицю плівки, нова тип природної антиоксидантної упаковки, підготували методом змішування та лиття плівки. Водозрозчинна пакувальна плівка AOB/HPMC, підготовлена ​​в цьому експерименті, має функціональні властивості проти окислення. Фільм AOB/HPMC з 0,03% AOB має швидкість очищення близько 89% для вільних радикалів DPPH, а ефективність вибуття - найкраща, що краще, ніж без AOB. Фільм HPMC на 61% покращився. Розчинність води також значно покращується, а механічні властивості та оптичні властивості зменшуються. Поліпшена окислювальна стійкість матеріалів плівки AOB/HPMC розширила його застосування в упаковці харчових продуктів.

Розділ VI Висновок

1) Зі збільшенням концентрації розчину плівкового плівки HPMC механічні властивості плівки спочатку збільшувались, а потім зменшувалися. Коли концентрація розчину плівки HPMC становила 5%, механічні властивості плівки HPMC були кращими, а міцність на розрив-116 МпА. Подовження при перерві становить близько 31%; Оптичні властивості та розчинність води зменшуються.

2) З підвищенням температури утворення плівки механічні властивості плівок спочатку збільшувались, а потім зменшувались, оптичні властивості покращилися, а розчинність води знизилася. Коли температура плівки становить 50 ° C, загальна продуктивність краща, міцність на розрив становить близько 116 мпА, пропускання світла становить близько 90%, а час розкладання води становить близько 55 хв, тому температура плівки більш підходить при 50 ° С.

3) Використання пластифікаторів для поліпшення міцності плівок HPMC, додавання гліцерину, подовження при розриві плівок HPMC значно збільшилося, тоді як міцність на розрив знижувалася. Коли кількість додавання гліцерину становила від 0,15%до 0,25%, подовження при перерві плівки HPMC становило близько 50%, а міцність на розрив становила близько 60 мпА.

4) З додаванням сорбітолу подовження при перерві плівки спочатку збільшується, а потім зменшується. Коли додавання сорбітолу становить приблизно 0,15%, подовження при перерві досягає 45%, а міцність на розрив - близько 55 мпА.

5) Додавання двох пластифікаторів, гліцерину та сорбіту, обидва зменшили оптичні властивості та розчинність води HPMC плівок, і зменшення було не великим. Порівнюючи ефект пластицізації двох пластифікаторів на плівки HPMC, видно, що пластизуючий ефект гліцерину кращий, ніж ефект сорбітолу.

6) Через інфрачервону абсорбційну спектроскопію (FTIR) та ширококутний рентгенівський дифракційний аналіз, вивчали зшивання глутаральдегіду та HPMC та кристалічності після зшивання. З додаванням глутаральдегіду зшиваючого агента, міцність на розрив та подовження при розриві підготовлених плівок HPMC спочатку збільшилися, а потім зменшилися. Коли додавання глутаральдегіду становить 0,25%, всебічні механічні властивості плівок HPMC краще; Після зшивання час водонебілібуності триває, а водоносність зменшується. Коли додавання глутаральдегіду становить 0,44%, час водосховища досягає приблизно 135 хв.

7) Додавання відповідної кількості природного антиоксиданту AOB до плівкоутворюючого розчину плівки HPMC, підготовлена ​​водорозчинна пакувальна плівка AOB/HPMC має функціональні властивості проти окислення. Плівка AOB/HPMC з 0,03% AOB додала 0,03% AOB для очищення вільних радикалів DPPH. Розчинність води також значно покращується, а механічні властивості та оптичні властивості зменшуються. Коли кількість додавання 0,03% AOB, ефект проти окислення плівки хороший, а поліпшення ефективності антиокислення плівки AOB/HPMC розширює застосування цього матеріалу для пакувальної плівки в упаковці харчових продуктів.