Herstellung und Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropylmethylcellulose(HPMC) ist ein natürliches Polymermaterial mit reichlichen Ressourcen, erneuerbaren und guten Wasserlöslichkeit und filmbildenden Eigenschaften. Es ist ein idealer Rohstoff für die Zubereitung wasserlöslicher Verpackungsfilme.

Wasserlöslicher Verpackungsfilm ist eine neue Art von grünes Verpackungsmaterial, das in Europa, den Vereinigten Staaten und anderen Ländern umfangreiche Aufmerksamkeit erhalten hat. Es ist nicht nur sicher und bequem zu bedienen, sondern löst auch das Problem der Verpackungsabfallentsorgung. Gegenwärtig verwenden wasserlösliche Filme hauptsächlich Materialien auf Erdölbasis wie Polyvinylalkohol und Polyethylenoxid als Rohstoffe. Petroleum ist eine nicht erneuerbare Ressource, und groß angelegte Verwendung führt zu Ressourcenknappheit. Es gibt auch wasserlösliche Filme mit natürlichen Substanzen wie Stärke und Protein als Rohstoffe, aber diese wasserlöslichen Filme haben schlechte mechanische Eigenschaften. In diesem Artikel wurde eine neue Art von wasserlöslichen Verpackungsfilm durch Lösungsgussfilm-Bildungsmethode unter Verwendung von Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff hergestellt. Die Auswirkungen der Konzentration der HPMC-filmbildenden Flüssigkeit und der filmbildenden Temperatur auf die Zugfestigkeit, Dehnung bei Bruch, leichte Übertragung und Wasserlöslichkeit von hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilmen wurden diskutiert. Glycerin, Sorbit und Glutaraldehyd wurden verwendet, um die Leistung des hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms weiter zu verbessern. Um die Anwendung des hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms in Lebensmittelverpackungen zu erweitern, wurde Bambusblatt-Antioxidationsmittel (AOB) verwendet, um die antioxidativen Eigenschaften von hpmc wasserlöslichem Verpackungsfilm zu verbessern. Die wichtigsten Ergebnisse sind wie folgt:

(1) Mit zunehmender HPMC -Konzentration nahm die Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch von HPMC -Filmen zu, während die Lichtübertragung abnahm. Wenn die HPMC -Konzentration 5% beträgt und die Temperatur der Filmformung 50 ° C beträgt, sind die umfassenden Eigenschaften des HPMC -Films besser. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Zugfestigkeit etwa 116 MPa, die Dehnung bei der Pause beträgt etwa 31%, die leichte Sendung 90%und die Wasserdissolzeit 55 min.

. Wenn der Gehalt an Glycerin zwischen 0,05%und 0,25%liegt, ist der Effekt der beste, und die Dehnung bei Bruch des hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms erreicht etwa 50%; Wenn der Gehalt an Sorbit 0,15% beträgt, steigt die Dehnung bei Bruch auf etwa 45%. Nachdem der hpmc wasserlösliche Verpackungsfilm mit Glycerin und Sorbit modifiziert worden war, nahm die Zugfestigkeit und die optischen Eigenschaften ab, aber die Abnahme war nicht signifikant.

(3) Infrarotspektroskopie (FTIR) des mit Glutaraldehyd gekreuzten hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms zeigte, dass Glutaraldehyd mit dem Film zusammengeknüpft war und die wasserlösliche HPMC-Wasserlösungsfilm verringert hatte. Wenn die Zugabe von Glutaraldehyd 0,25%betrug, erreichten die mechanischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften der Filme das Optimum. Wenn die Zugabe von Glutaraldehyd 0,44%betrug, erreichte die Wasserdisslösungszeit 135 min.

(4) Hinzufügen einer angemessenen Menge AOB zu der hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilmfilm-Bildungslösung kann die antioxidativen Eigenschaften des Films verbessern. Als 0,03% AOB hinzugefügt wurden, hatte der AOB/HPMC -Film eine Abgasrate von etwa 89% für DPPH -freie Radikale, und die Abgaseffizienz war die beste, was 61% höher war

Schlüsselwörter: Wasserlöslicher Verpackungsfilm; Hydroxypropylmethylcellulose; Weichmacher; Vernetzungsmittel; Antioxidans.

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung…………………………………………. ……………………………………………… ……………………………………….ICH

ABSTRACT……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………II

Inhaltsverzeichnis…………………………………………. ……………………………………………… …………………………ich

Kapitel 1 Einführung ………………………………………. …………………………………………………………… ..1

1.1Water- soluble film……………………………………………… ……………………………………………… …………….1

1.1.1polyvinylalkohol (PVA) Wasserlöslicher Film ……………………………………………………… 1 1

1.1.2Polyethylene oxide (PEO) water-soluble film ………………………………………… …………..2

1.1.3Starch-based water-soluble film………………………………………… ……………………………………….2

1.1.4 Wasserlösliche Filme auf Proteinbasis ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .2

1.2 Hydroxypropyl methylcellulose …………………………………………….. ………………………………………3

1.2.1 Die Struktur von Hydroxypropylmethylcellulose ………………………………………………… .3

1.2.2 Wasserlöslichkeit von Hydroxypropylmethylcellulose ………………………………………………… 4

1.2.3 Filmbildende Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose …………………………………… .4

1.3 Kunststoffmodifikation von Hydroxypropylmethylcellulosefilm …………………………… ..4

1.4 Vernetzungsmodifikation von Hydroxypropyl-Methylcellulosefilm …………………………… .5

1,5 Antioxidative Eigenschaften von Hydroxypropyl -Methylcellulosefilm …………………………………. 5

1.6 Vorschlag des Themas ……………………………………………………………. ………………………………………… .7

1.7 Research content ………………………………………… ……………………………………………… ………………..7

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

2.1 Introduction ………………………………………… ……………………………………………… …………………………. 8

2.2 Experimental Section ……………………………………………………………. ………………………………………… .8

2.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Specimen Preparation ………………………………………… ………………………………………………………..9

2.2.3 Charakterisierung und Leistungstest ……………………………………………………………… .9

2.2.4 Datenverarbeitung …………………………………………. …………………………………………………………… 10

2.3 Ergebnisse und Diskussion ………………………………………………………………………………………………………………………… 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 Kapitel Zusammenfassung ……………………………………………………………………………… .. 16

Kapitel 3 Auswirkungen von Weichmachern auf hpmc wasserlösliche Verpackungsfilme ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… .17

3.1 Introduction …………………………………………………………… ……………………………………………… 17

3.2 Experimental Section ……………………………………………… ……………………………………………… ………..17

3.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente ………………………………………………………………… 17

3.2.2 Probenvorbereitung …………………………………………………………………… 18

3.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests …………………………………………………………… .18

3.2.4 Datenverarbeitung ………………………………………………………. ……………………………………… ..19

3.3 Ergebnisse und Diskussion ……………………………………………………………………………… 19 19

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

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

3.3.3 Effects of glycerol and sorbitol on the mechanical properties of HPMC thin films……………………………………………………………………………………………………………………………………….21

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

3.3.5 Der Einfluss von Glycerin und Sorbit auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen ………. 23

3.4 Kapitel Zusammenfassung ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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

4.1 Introduction …………………………………………………………… …………………………………………. 25

4.2 Experimenteller Abschnitt …………………………………………………………………………………… 25

4.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente …………………………………………………… 25

4.2.2 Specimen Preparation ………………………………………… ………………………………………..26

4.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests …………………………………………………… .26

4.2.4 Datenverarbeitung …………………………………………………………. ……………………………………… ..26

4.3 Ergebnisse und Diskussion ………………………………………………………………………………………… 27

4.3.1 Infrared absorption spectrum of glutaraldehyde-crosslinked HPMC thin films……………………………………………………………………………………………………………………………………………..27

4.3.2 XRD-Muster von Glutaraldehyd-vernetzten HPMC-Dünnfilmen …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.3.3 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen ………………… ..28

4.3.4 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Dünnfilmen… 29

4.3.5 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen ………………… 29

4.4 Kapitel Zusammenfassung ……………………………………………………………………………… .. 30

Kapitel 5 Natural Antioxidant HPMC wasserlösliche Verpackungsfilm ……………………… ..31

5.1 Introduction …………………………………………………………… ………………………………………………………31

5.2 Experimental Section ……………………………………………… ………………………………………………………31

5.2.1 Experimentelle Materialien und experimentelle Instrumente …………………………………………… 31

5.2.2 Probevorbereitung ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .32

5.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests ……………………………………………………………… 32

5.2.4 Datenverarbeitung ………………………………………………………. …………………………………………………… 33

5.3 Ergebnisse und Analyse …………………………………………………………………………………………………… .33

5.3.1 FT-IR analysis ………………………………………… ……………………………………………… ………… 33

5.3.2 XRD -Analyse ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .34

5.3.3 Antioxidant properties ………………………………………… ……………………………………………… 34

5.3.4 Wasserlöslichkeit ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .35

5.3.5 Mechanische Eigenschaften ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .36

5.3.6 Optische Leistung

5.4 Kapitel Zusammenfassung …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .37

Chapter 6 Conclusion ……………………………………………………………. …………………………………… ..39

Referenzen ………………………………………………………………………………………………………………… 40…………………………………………………………….

Forschungsergebnisse während des Studiums

Acknowledgments ………………………………………… ……………………………………………… ……………….46

Kapitel 1 Einführung

Als neuartiges grünes Verpackungsmaterial wurde der wasserlösliche Verpackungsfilm bei der Verpackung verschiedener Produkte im Ausland (wie den USA, Japan, Frankreich usw.) häufig verwendet [1]. Wasserlöslicher Film ist, wie der Name schon sagt, ein Plastikfilm, der in Wasser gelöst werden kann. Es besteht aus wasserlöslichen Polymermaterialien, die sich in Wasser auflösen können, und wird durch einen bestimmten Filmbildungsverfahren hergestellt. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften ist es sehr geeignet, dass Menschen ein Packen haben. Daher haben immer mehr Forscher begonnen, auf die Anforderungen des Umweltschutzes und der Bequemlichkeit zu achten [2].

1.1 Wasserlöslicher Film

Gegenwärtig sind wasserlösliche Filme hauptsächlich wasserlösliche Filme mit Materialien auf Erdölbasis wie Polyvinylalkohol und Polyethylenoxid als Rohstoffe und wasserlösliche Filme mit natürlichen Substanzen wie Stärke und Protein als Rohstoffe.

1.1.1 Polyvinylalkohol (PVA) wasserlöslicher Film

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten wasserlöslichen Filme der Welt hauptsächlich wasserlösliche PVA-Filme. PVA ist ein Vinylpolymer, das von Bakterien als Kohlenstoffquelle und Energiequelle verwendet werden kann und unter der Wirkung von Bakterien und Enzymen zersetzt werden kann [3]], die zu einer Art biologisch abbaubarem Polymermaterial mit niedrigem Preis, hervorragender Ölresistenz, Lösungsmittelbeständigkeit und Gasbarriereigenschaften [4] gehört. Der PVA -Film hat gute mechanische Eigenschaften, starke Anpassungsfähigkeit und einen guten Umweltschutz. Es wurde weit verbreitet und hat ein hohes Maß an Kommerzialisierung. Es ist bei weitem am weitesten verbraucht und der größte wasserlösliche Verpackungsfilm auf dem Markt [5]. PVA hat eine gute Abbaubarkeit und kann durch Mikroorganismen zersetzt werden, um CO2 und H2O im Boden zu erzeugen [6]. Die meisten Forschungsergebnisse zu wasserlöslichen Filmen bestehen jetzt darin, sie zu modifizieren und zu mischen, um bessere wasserlösliche Filme zu erhalten. Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] untersuchte die Zubereitung eines wasserlöslichen Verpackungsfilms mit PVA als Haupt Rohstoff und bestimmte das optimale Massenverhältnis durch orthogonales Experiment: oxidiertes Stärke (O-St) 20%, Gelatin 5%, Glycerin 16%, Sodiumdodkylsulfat (SDS) 4%. Nach der Mikrowellentrocknung des erhaltenen Films beträgt die wasserlösliche Zeit im Wasser bei Raumtemperatur 101s.

Nach der aktuellen Forschungssituation zu urteilen, wird der PVA -Film in verschiedenen Immobilien weit verbreitet, kostengünstig und hervorragend. Es ist derzeit das perfekteste wasserlösliche Verpackungsmaterial. Als Material auf Erdölbasis ist PVA jedoch eine nicht erneuerbare Ressource, und sein Rohstoffproduktionsprozess kann verschmutzt werden. Obwohl die Vereinigten Staaten, Japan und andere Länder es als ungiftige Substanz aufgeführt haben, ist ihre Sicherheit immer noch in Frage. Sowohl Inhalation als auch Einnahme sind schädlich für den Körper [8] und kann nicht als vollständige grüne Chemie bezeichnet werden.

1.1.2 Polyethylenoxid (PEO) wasserlöslicher Film

Polyethylenoxid, auch als Polyethylenoxid bekannt, ist ein thermoplastisches, wasserlösliches Polymer, das bei Raumtemperatur mit Wasser mit Wasser gemischt werden kann [9]. Die strukturelle Formel von Polyethylenoxid ist H-(-OCH2CH2-) N-OH, und seine relative Molekülmasse beeinflusst ihre Struktur. Wenn das Molekulargewicht im Bereich von 200 ~ 20000 liegt, wird es als Polyethylenglykol (PEG) bezeichnet, und das Molekulargewicht ist mehr als 20.000 als Polyethylenoxid (PEO) [10]. PEO ist ein weißes fließbares Granularpulver, das leicht zu verarbeiten und zu formen ist. PEO -Filme werden normalerweise durch Zugabe von Plentikisatoren, Stabilisatoren und Füllstoffen zu PEO -Harzen durch thermoplastische Verarbeitung hergestellt [11].

Der Peo-Film ist ein wasserlöslicher Film mit guter Wasserlöslichkeit derzeit, und seine mechanischen Eigenschaften sind ebenfalls gut, aber PEO hat relativ stabile Eigenschaften, relativ schwierige Verschlechterungen und einen langsamen Abbauprozess, der einen gewissen Einfluss auf die Umwelt hat und die meisten der Hauptfunktionen verwendet werden können. PVA -Filmalternative [12]. Darüber hinaus hat PEO auch eine gewisse Toxizität, daher wird es selten in der Produktverpackung verwendet [13].

1.1.3 wasserlöslicher Film auf Stärkebasis

Stärke ist ein natürliches hochmolekulares Polymer, und ihre Moleküle enthalten eine große Anzahl von Hydroxylgruppen, sodass eine starke Wechselwirkung zwischen Stärkemolekülen besteht, so dass Stärke schwer zu schmelzen und zu verarbeiten ist und die Kompatibilität von Stärke schlecht ist und es schwierig ist, mit anderen Polymeren zu interagieren. zusammen verarbeitet [14, 15]. Die Wasserlöslichkeit von Stärke ist schlecht, und es dauert lange, bis kaltes Wasser anschwillt, so dass modifizierter Stärke, dh wasserlösliche Stärke, häufig zur Herstellung wasserlöslicher Filme verwendet wird. Im Allgemeinen wird Stärke chemisch durch Methoden wie Veresterung, Etherifizierung, Transportierung und Vernetzung modifiziert, um die ursprüngliche Struktur der Stärke zu ändern, wodurch die Wasserlösung von Stärke verbessert wird [7,16].

Führen Sie Etherbindungen in Stärkegruppen mit chemischen Mitteln ein oder verwenden Sie starke Oxidationsmittel, um die inhärente molekulare Struktur von Stärke zu zerstören, um modifizierte Stärke mit besserer Leistung zu erhalten [17] und um wasserlösliche Stärke mit besseren filmbildenden Eigenschaften zu erhalten. Bei niedriger Temperatur hat Stärkefilm jedoch extrem schlechte mechanische Eigenschaften und schlechte Transparenz, sodass er in den meisten Fällen durch Mischen mit anderen Materialien wie PVA hergestellt werden muss und der tatsächliche Verwendungswert nicht hoch ist.

1,1.4 wasserlösliches dünnes Proteinbasis

Protein ist eine biologisch aktive natürliche makromolekulare Substanz, die in Tieren und Pflanzen enthalten ist. Da die meisten Proteinsubstanzen bei Raumtemperatur in Wasser unlöslich sind, ist es erforderlich, die Löslichkeit von Proteinen in Wasser bei Raumtemperatur zu lösen, um wasserlösliche Filme mit Proteinen als Materialien vorzubereiten. Um die Löslichkeit von Proteinen zu verbessern, müssen sie geändert werden. Häufige chemische Modifikationsmethoden umfassen Dephthaleminierung, Phthaloamidation, Phosphorylierung usw. [18]; Der Effekt der Modifikation besteht darin, die Gewebestruktur des Proteins zu verändern und so die Löslichkeit, Gelation, Funktionen wie Wasserabsorption und Stabilität zu erhöhen, entsprechen den Anforderungen der Produktion und Verarbeitung. Wasserlösliche Filme auf Proteinbasis können unter Verwendung landwirtschaftlicher und Seitenlinienproduktabfälle wie Tierhaarigkeit als Rohstoffe oder durch Spezialisierung auf die Produktion von proteinreichen Pflanzen zur Erzielung von Rohstoffen produziert werden, ohne dass die petrochemische Industrie erforderlich ist. Die wasserlöslichen Filme, die von demselben Protein wie die Matrix hergestellt wurden, haben jedoch schlechte mechanische Eigenschaften und niedrige Wasserlöslichkeit bei niedriger Temperatur oder Raumtemperatur, sodass der Anwendungsbereich eng ist.

Zusammenfassend ist es von großer Bedeutung, ein neues, erneuerbares, wasserlösliches Verpackungsfilm mit hervorragender Leistung zu entwickeln, um die Mängel der aktuellen wasserlöslichen Filme zu verbessern.

Hydroxypropylmethylcellulose (kurzhydroxypropylmethylcellulose, kurz HPMC) ist ein natürliches Polymermaterial, das nicht nur reich an Ressourcen, sondern auch ungiftig, harmlos, kostengünstig, nicht mit Menschen um Lebensmittel konkurriert, und eine reichlich vorhandene erneuerbare Ressource in der Natur [20]. Es hat eine gute Wasserlöslichkeit und filmbildende Eigenschaften und die Bedingungen für die Vorbereitung wasserlöslicher Verpackungsfilme.

1,2 Hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropyl -Methylcellulose (kurz hydroxypropylmethylcellulose HPMC), ebenfalls als Hypromellose abgekürzt, wird durch Alkalisationsbehandlung, Untermodifizierung von Neutralisation und Wasch- und Trocknungsprozesse aus natürlicher Cellulose erhalten. Ein wasserlösliches Zellulose-Derivat [21]. Hydroxypropylmethylcellulose hat die folgenden Eigenschaften:

(1) reichlich vorhandene und erneuerbare Quellen. Der Rohstoff von Hydroxypropylmethylcellulose ist die am häufigsten vorkommende natürliche Cellulose der Erde, die zu organischen erneuerbaren Ressourcen gehört.

(2) umweltfreundlich und biologisch abbaubar. Hydroxypropylmethylcellulose ist ungiftig und harmlos für den menschlichen Körper und kann in der Medizin- und Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.

(3) Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Als wasserlösliches Polymermaterial weist Hydroxypropylmethylcellulose eine gute Wasserlöslichkeit, Dispersion, Verdickung, Wasserretention und filmbildende Eigenschaften auf und kann in Baumaterialien, Textilien usw. weit verbreitet werden, und tägliche Chemikalien, Beschichtungen und Elektronik und andere Industriefelder [21].

1.2.1 Struktur der Hydroxypropylmethylcellulose

HPMC wird nach der Alkalisierung aus natürlicher Cellulose erhalten, und ein Teil seines Polyhydroxypropylethers und Methyl werden mit Propylenoxid und Methylchlorid terifiziert. Der allgemeine kommerzialisierte HPMC -Methylsubstitutionsgrad liegt zwischen 1,0 und 2,0, und der durchschnittliche Hydroxypropyl -Substitution -Grad von 0,1 bis 1,0. Die molekulare Formel ist in Abbildung 1.1 dargestellt [22]

Aufgrund der starken Wasserstoffbindung zwischen natürlichen Cellulose -Makromolekülen ist es schwierig, sich in Wasser aufzulösen. Die Löslichkeit von tenfifiziertem Cellulose in Wasser wird signifikant verbessert, da Ethergruppen in etherifizierte Cellulose eingeführt werden, was die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Cellulosemolekülen zerstört und seine Löslichkeit in Wasser erhöht [23]. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist ein typischer Hydroxyalkyl-Alkyl-Mischether [21], sein Struktureinheit D-Glucopyranose-Rest enthält Methoxy (-OCH3), die methoxy (-OCH3), seine Durchdrehung von Hydroxypropoxy (-OCH2 Ch3). Koordination und Beitrag jeder Gruppe. -[OCH2CH (CH3)] N OH Die Hydroxylgruppe am Ende der N -OH -Gruppe ist eine aktive Gruppe, die weiter alkyliert und hydroxyalkyliert werden kann, und die verzweigte Kette ist länger, was einen gewissen inneren plastifizierenden Einfluss auf die makromolekulare Kette hat. -OCH3 ist eine Endkappergruppe, die Reaktionsstelle wird nach Substitution inaktiviert und gehört zu einer kurzstrukturierten hydrophoben Gruppe [21]. Die Hydroxylgruppen in der neu zugegebenen Zweigkette und die Hydroxylgruppen, die an den Glukoseresten verbleiben, können durch die oben genannten Gruppen modifiziert werden, was zu extrem komplexen Strukturen und einstellbaren Eigenschaften innerhalb eines bestimmten Energiebereichs führt [24].

1.2.2 Wasserlöslichkeit von Hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropylmethylcellulose hat aufgrund seiner einzigartigen Struktur viele hervorragende Eigenschaften, von denen die bemerkenswerteste seine Wasserlöslichkeit ist. Es schwillt in eine kolloidale Lösung in kaltem Wasser an, und die Lösung hat eine bestimmte Oberflächenaktivität, eine hohe Transparenz und eine stabile Leistung [21]. Hydroxypropylmethylcellulose ist tatsächlich ein Celluloseether, das nach der Methylcellulose erhalten wird, die durch Propylenoxid-Etherifizierung modifiziert wurde, sodass es immer noch die Eigenschaften der Kaltwasserlöslichkeit und der ähnlichen Waldwasserunfunktion wie Methylcellulose [21] aufweist, und die Wasserlöslichkeit im Wasser wurde verbessert. Methylcellulose muss 20 bis 40 Minuten bei 0 bis 5 ° C platziert werden, um eine Produktlösung mit guter Transparenz und stabiler Viskosität zu erhalten [25]. Die Lösung des Hydroxypropylmethylcelluloseprodukts muss nur bei 20 bis 25 ° C liegen, um eine gute Stabilität und eine gute Transparenz zu erzielen [25]. Beispielsweise kann die pulverisierte Hydroxypropylmethylcellulose (körnige Form 0,2 bis 0,5 mm) bei Raumtemperatur leicht in Wasser gelöst werden, wenn die Viskosität von 4% wässriger Lösung bei 20 ° C 2000 Centipoise erreicht.

1.2.3 filmbildende Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose

Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung hat hervorragende filmbildende Eigenschaften, die gute Bedingungen für die Beschichtung von pharmazeutischen Präparaten bieten können. Der von ihm gebildete Beschichtungsfilm ist farblos, geruchlos, hart und transparent [21].

Yan Yanzhong [26] verwendete einen orthogonalen Test, um die filmbildenden Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulose zu untersuchen. Das Screening wurde auf drei Ebenen mit unterschiedlichen Konzentrationen und unterschiedlichen Lösungsmitteln als Faktoren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von 10% Hydroxypropylmethylcellulose in 50% Ethanollösung die besten filmbildenden Eigenschaften aufwies und als filmbildendes Material für Drogenfilme für nachhaltige Freisetzung verwendet werden konnte.

1.1 Kunststoffmodifikation von Hydroxypropylmethylcellulosefilm

Als natürliche erneuerbare Ressource hat der von Cellulose als Rohstoff erstellte Film eine gute Stabilität und Verarbeitbarkeit und ist nach dem Entwerfen biologisch abbaubar, was für die Umwelt harmlos ist. Unabhängige Cellulosefilme weisen jedoch eine schlechte Zähigkeit auf, und Cellulose kann plastizisiert und modifiziert werden.

[27] verwendeten Triethylcitrat und Acetyltetrabutylcitrat, um Celluloseacetatpropionat zu plastalisieren und zu modifizieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Dehnung bei Bruch des Celluloseacetatpropionatfilms um 36% und 50% erhöht wurde, wenn der Massenanteil von Triethylcitrat und Acetyltetrabutylcitrat 10% betrug.

Luo Qiushui et al. [28] untersuchten die Auswirkungen von Glycerin, Stearinsäure und Glucose auf die mechanischen Eigenschaften von Methylcellulosemembranen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Dehnungsrate von Methylcellulosemembran besser war, wenn der Glycerolgehalt 1,5%betrug, und das Verlängerungsverhältnis von Methylcellulosemembran besser war, wenn der Zugangsgehalt von Glucose und Stearinsäure 0,5%betrug.

Glycerin ist eine farblose, süße, klare, viskose Flüssigkeit mit einem warmen süßen Geschmack, der allgemein als Glycerin bekannt ist. Geeignet für die Analyse wässriger Lösungen, Weichmacher, Weichmacher usw. Es kann in jedem Verhältnis mit Wasser gelöst werden, und die Glycerinlösung mit niedriger Konzentration kann als Schmieröl verwendet werden, um die Haut zu befeuchten. Sorbit, weißes hygroskopisches Pulver oder kristallines Pulver, Flocken oder Granulat, geruchlos. Es hat die Funktionen der Feuchtigkeitsabsorption und Wasserretention. Wenn Sie ein wenig bei der Produktion von Kaugummi und Süßigkeiten ein wenig hinzufügen, können Sie das Essen weich halten, die Organisation verbessern und die Härtung verringern und die Rolle von Sand spielen. Glycerin und Sorbit sind beide wasserlösliche Substanzen, die mit wasserlöslichen Celluloseetheren gemischt werden können [23]. Sie können als Weichmacher für Cellulose verwendet werden. Nach dem Hinzufügen können sie die Flexibilität und Dehnung durch Bruch von Cellulosefilmen verbessern. [29]. Im Allgemeinen beträgt die Konzentration der Lösung 2-5% und die Menge an Weichmachern 10-20% des Celluloseethers. Wenn der Gehalt an Weichmacher zu hoch ist, tritt das Schrumpfungsphänomen der Kolloiddehydration bei hoher Temperatur auf [30].

1.2 Vernetzung Modifikation des Hydroxypropyl -Methylcellulosefilms

Der wasserlösliche Film hat eine gute Wasserlöslichkeit, aber es wird nicht erwartet, dass er sich in einigen Fällen, wie z. B. Samenverpackungsbeuteln, schnell auflöst. Die Samen sind mit einem wasserlöslichen Film verpackt, der die Überlebensrate der Samen erhöhen kann. Um die Samen zu schützen, wird zu diesem Zeitpunkt nicht erwartet, dass sich der Film schnell auflöst, aber der Film sollte zunächst einen bestimmten Wasserreting-Effekt auf die Samen spielen. Daher ist es notwendig, die wasserlösliche Zeit des Films zu verlängern. [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 Durch die Reduzierung der Wasserlöslichkeit des Hydroxypropyl-Methylcellulosefilms und der Vernetzungsreaktion zwischen Hydroxylgruppen und Aldehyden erzeugt viele chemische Bindungen, die auch die mechanischen Eigenschaften des Films in gewissem Maße verbessern können. Die mit Hydroxypropylmethylcellulose vernetzten Aldehyde umfassen Glutaraldehyd, Glyoxal, Formaldehyd usw. Es ist relativ sicher, daher wird Glutaraldehyd im Allgemeinen als Vernetzungsmittel für Ether verwendet. Die Menge dieser Art von Vernetzungsmittel in der Lösung beträgt im Allgemeinen 7 bis 10% des Äthergewichts. Die Behandlungstemperatur beträgt etwa 0 bis 30 ° C und die Zeit 1 ~ 120 Minuten [31]. Die Vernetzungsreaktion muss unter sauren Bedingungen durchgeführt werden. Zuerst wird der Lösung eine anorganische starke Säure oder organische Carbonsäure zugesetzt, um den pH-Wert der Lösung auf etwa 4-6 anzupassen, und dann werden Aldehyde zugesetzt, um die Vernetzungsreaktion durchzuführen [32]. Zu den verwendeten Säuren gehören HCl, H2SO4, Essigsäure, Zitronensäure und dergleichen. Säure und Aldehyd können auch gleichzeitig zugesetzt werden, damit die Lösung die Vernetzungsreaktion im gewünschten pH-Bereich durchführt [33].

1,3 antioxidative Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulosefilmen

Hydroxypropylmethylcellulose ist reich an Ressourcen, leicht zu filmisch zu bilden und hat einen guten Frischwächter-Effekt. Als Lebensmittelkonservierungsmittel hat es ein großes Entwicklungspotential [34-36].

Zhuang Rongyu [37] verwendete Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) Essbares Film, beschichtete ihn auf Tomate und lagerte ihn dann 18 Tage lang bei 20 ° C, um seine Auswirkungen auf die Festigkeit und Farbe von Tomaten zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Härte der Tomaten mit HPMC -Beschichtung höher ist als die ohne Beschichtung. Es wurde auch bewiesen, dass HPMC -essbarer Film den Farbwechsel von Tomaten von Pink nach rot verzögern kann, wenn er bei 20 ° C aufbewahrt wird.

[38] untersuchten die Auswirkungen der Behandlung mit Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) auf die Qualität, die Anthocyin -Synthese und die antioxidative Aktivität von „Wuzhong“ -Bernfrucht während der Kältespeicherung. Die Ergebnisse zeigten, dass die mit dem HPMC-Film behandelte Antioxidationsleistung von Bayberry-behandelt wurde, und die Zerfallsrate während der Lagerung verringerte sich und der Effekt von 5% HPMC-Film war der beste.

Wang Kaikai et al. [39] verwendeten „Wuzhong“ -Bernbeerenfrüchte als Testmaterial, um die Wirkung von ribflavin-komplexierten Hydroxypropyl-Methylcellulose (HPMC) -beschichtung auf die Qualität und die antioxidativen Eigenschaften von Nacharvest-Bayberry-Früchten während der Lagerung bei 1 ℃ zu untersuchen. Wirkung der Aktivität. Die Ergebnisse zeigten, dass die Riboflavin-Komposit-HPMC-beschichteten Bayberry-Früchte effektiver waren als die einzelne Riboflavin- oder HPMC-Beschichtung, wodurch die Zerfallsrate von Bayberry-Früchten während der Lagerung effektiv reduziert wurde, wodurch die Speicherperiode der Früchte verlängert werden.

In den letzten Jahren haben die Menschen immer höhere Anforderungen an die Lebensmittelsicherheit. Forscher im In- und Ausland haben ihren Forschungsfokus von Lebensmittelzusatzstoffen nach und nach auf Verpackungsmaterialien verlagert. Durch Hinzufügen oder Sprühen von Antioxidantien in Verpackungsmaterialien können sie die Oxidation der Nahrung reduzieren. Die Auswirkung der Zerfallrate [40]. Natürliche Antioxidantien waren aufgrund ihrer hohen Sicherheit und guten gesundheitlichen Auswirkungen auf den menschlichen Körper weit verbreitet [40, 41].

Antioxidans von Bambusblättern (kurz AOB) ist ein natürliches Antioxidans mit einzigartigen natürlichen Bambusduft und guter Wasserlöslichkeit. Es wurde im Nationalen Standard GB2760 aufgeführt und vom Gesundheitsministerium als Antioxidans für natürliche Lebensmittel zugelassen. Es kann auch als Lebensmittelzusatz für Fleischprodukte, Wasserprodukte und Puff -Lebensmittel verwendet werden [42].

Sun Lina usw. [42] überprüfte die Hauptkomponenten und Eigenschaften von Bambusblatt -Antioxidantien und führte die Anwendung von Bambusblatt -Antioxidantien in Lebensmitteln ein. Mit 0,03% AOB zu frischer Mayonnaise ist der antioxidative Effekt derzeit am offensichtlichsten. Im Vergleich zu der gleichen Menge an Tee -Polyphenol -Antioxidantien ist seine antioxidative Wirkung offensichtlich besser als die von Tee -Polyphenolen. Die antioxidativen Eigenschaften und die Speicherstabilität von Bier bei MG/l sind 150% zu Bier bei Mg/L und sind erheblich erhöht, und das Bier hat eine gute Kompatibilität mit dem Weinkörper. Während es die ursprüngliche Qualität des Weinkörpers gewährleistet, erhöht es auch das Aroma und den milden Geschmack von Bambusblättern [43].

Zusammenfassend hat Hydroxypropylmethylcellulose gute filmbildende Eigenschaften und eine hervorragende Leistung. Es ist auch ein grünes und abbaubares Material, das als Verpackungsfilm auf dem Gebiet der Verpackung verwendet werden kann [44-48]. Glycerin und Sorbit sind beide wasserlösliche Weichmacher. Durch das Hinzufügen von Glycerin oder Sorbit in die Cellulosefilm-Bildungslösung kann die Zähigkeit des Hydroxypropyl-Methylcellulosefilms verbessert werden, wodurch die Dehnung bei der Pause des Films erhöht wird [49-51]. Glutaraldehyd ist ein häufig verwendetes Desinfektionsmittel. Im Vergleich zu anderen Aldehyden ist es relativ sicher und hat eine Diadehydgruppe im Molekül, und die Vernetzungsgeschwindigkeit ist relativ schnell. Es kann als Vernetzungsmodifikation des Hydroxypropyl-Methylcellulosefilms verwendet werden. Es kann die Wasserlöslichkeit des Films einstellen, so dass der Film mehr Fälle verwendet werden kann [52-55]. Hinzufügen von Bambusblatt -Antioxidantien zu Hydroxypropylmethylcellulosefilm, um die antioxidativen Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulosefilm zu verbessern und seine Anwendung in Lebensmittelverpackungen zu erweitern.

1.4 Vorschlag des Themas

Aus der aktuellen Forschungssituation bestehen wasserlösliche Filme hauptsächlich aus PVA-Filmen, PEO-Filmen, wasserlöslichen Filmen auf Stärkebasis und Proteinbasis. PVA und PEO sind als Material auf Erdölbasis nicht erneuerbare Ressourcen, und der Produktionsprozess ihrer Rohstoffe kann verschmutzt werden. Obwohl die Vereinigten Staaten, Japan und andere Länder es als ungiftige Substanz aufgeführt haben, ist ihre Sicherheit immer noch in Frage. Sowohl Inhalation als auch Einnahme sind schädlich für den Körper [8] und kann nicht als vollständige grüne Chemie bezeichnet werden. Der Produktionsprozess von wasserlöslichen Materialien auf Stärkebasis und Proteinbasis ist im Grunde genommen harmlos und das Produkt ist sicher, aber sie haben die Nachteile der Bildung von Hardfilmen, einer geringen Dehnung und dem einfachen Bruch. Daher müssen sie in den meisten Fällen durch Mischen mit anderen Materialien wie PVA vorbereitet werden. Der Verwendungswert ist nicht hoch. Daher ist es von großer Bedeutung, ein neues, erneuerbares, wasserlösliches Verpackungsfilm mit hervorragender Leistung zu entwickeln, um die Mängel des aktuellen wasserlöslichen Films zu verbessern.

Hydroxypropylmethylcellulose ist ein natürliches Polymermaterial, das nicht nur reich an Ressourcen, sondern auch erneuerbar ist. Es hat eine gute Wasserlöslichkeit und filmbildende Eigenschaften und die Bedingungen für die Vorbereitung wasserlöslicher Verpackungsfilme. Daher beabsichtigt dieses Papier, eine neue Art von wasserlöslichen Verpackungsfilm mit Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff herzustellen und seine Zubereitungsbedingungen und -verhältnisse systematisch zu optimieren und geeignete Weichmacher (Glycerin und Sorbit) hinzuzufügen. ), Vernetzungsmittel (Glutaraldehyd), Antioxidationsmittel (Bambusblatt-Antioxidans) und die Verbesserung ihrer Eigenschaften, um die Hydroxypropylgruppe mit besseren umfassenden Eigenschaften wie mechanischen Eigenschaften, optischen Eigenschaften, Wasserlöslichkeit und Antioxidant-Eigenschaften herzustellen. Methylcellulose wasserlöslicher Verpackungsfilm ist für seine Anwendung als wasserlösliche Verpackungsfilm von großer Bedeutung.

1.5 Forschungsinhalte

Der Forschungsinhalt ist wie folgt:

1) Der hpmc wasserlösliche Verpackungsfilm wurde durch Lösungsgussfilm-Bildungsmethode hergestellt, und die Eigenschaften des Films wurden analysiert, um den Einfluss der Konzentration der hpmc-filmbildenden Flüssigkeit und der filmbildenden Temperatur auf die Leistung von HPMC-Wasserlösungsfilm zu untersuchen.

2) Untersuchung der Auswirkungen von Glycerin- und Sorbit-Weichmachern auf die mechanischen Eigenschaften, die Wasserlöslichkeit und die optischen Eigenschaften von hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilmen.

3) Untersuchung der Wirkung von Glutaraldehyd-Vernetzungsmittel auf die Wasserlöslichkeit, mechanische Eigenschaften und optische Eigenschaften von hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilmen.

4) Vorbereitung des Wasserlösungsfilms AOB/HPMC. Die Oxidationsbeständigkeit, die Wasserlöslichkeit, die mechanischen Eigenschaften und die optischen Eigenschaften von AOB/HPMC -Dünnfilmen wurden untersucht.

Kapitel 2 Vorbereitung und Eigenschaften von Hydroxypropyl-Methylcellulose-Wasserlösungsfilm

2.1 Einführung

Hydroxypropylmethylcellulose ist ein natürliches Cellulose -Derivat. Es ist nicht toxisch, nicht beschlagnahmt, erneuerbar, chemisch stabil und verfügt über eine gute Wasserlöslichkeit und filmbildende Eigenschaften. Es ist ein potenzielles wasserlösliches Verpackungsfilmmaterial.

In diesem Kapitel werden Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff zur Herstellung von Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung mit einer Masserfraktion von 2% bis 6% verwendet, wasserlösliche Verpackungsfilm nach Lösungsgussmethode und die filmbildenden Flüssigkeitseffekte der Konzentration und die Filmmechanik, optische und wasserlösliche Eigenschaften untersuchen. Die kristallinen Eigenschaften des Films wurden durch Röntgenbeugung gekennzeichnet, und die Zugfestigkeit, Dehnung bei Bruch, Lichtübertragung und Dunst des Hydroxypropyl-Methylcellulose-Wasserlösungsfilms wurden durch Tischentest, optischer Test- und Wasserlöslichkeitstestgrad und Wasserläuse analysiert.

2.2 Experimentelle Abteilung

2.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente

2.2.2 Probenvorbereitung

1) Wiegen: Wiegen Sie eine bestimmte Menge an Hydroxypropylmethylcellulose mit einem elektronischen Gleichgewicht.

2) Auflösung: Fügen Sie den gewogenen Hydroxypropyl -Methylcellulose in das vorbereitete entionisiertes Wasser hinzu, rühren Sie bei normaler Temperatur und Druck, bis es vollständig gelöst ist, und lassen Sie es dann für einen bestimmten Zeitraum (Entfernen) stehen, um eine bestimmte Zusammensetzung zu erhalten. Membranflüssigkeit. Mit 2%, 3%, 4%, 5%und 6%formuliert.

3) Filmbildung: ① Vorbereitung von Filmen mit unterschiedlichen filmbildenden Konzentrationen: Injizieren Sie HPMC-filmbildende Lösungen verschiedener Konzentrationen in Glas-Petrischalen in Glasfilme und geben Sie sie in einen Explosionstrocknungsofen bei 40 ~ 50 ° C, um Filme zu trocknen und zu formen. Es wird ein Wasserlösungsfilm mit Wasserlösungsfilm mit Wasserlösungsmethylcellulose mit einer Dicke von 25-50 & mgr; m hergestellt, und der Film wird zum Gebrauch abgezogen und in eine Trockenbox gelegt. ② Vorbereitung von dünnen Filmen bei verschiedenen filmbildenden Temperaturen (Temperaturen während des Trocknens und Filmbildes): Injizieren Sie die filmbildende Lösung mit einer Konzentration von 5% hpmc in eine Glaspetrischale und Gussfilme bei verschiedenen Temperaturen (30 ~ 70 ° C). Der Film wurde in einem zwangten Lufttrornofen getrocknet. Der wasserlösliche Verpackungsfilm mit Hydroxypropylmethylcellulose mit einer Dicke von etwa 45 μm wurde vorbereitet, und der Film wurde zum Gebrauch abgezogen und in eine Trockenbox gelegt. Der hergestellte Hydroxypropyl-Methylcellulose-Wasserlösliche Verpackungsfilm wird kurz als HPMC-Film bezeichnet.

2.2.3 Charakterisierung und Leistungsmessung

2.2.3.1 Weitwinkel-Röntgenbeugungsanalyse (XRD)

Weitwinkel-Röntgenbeugung (XRD) analysiert den kristallinen Zustand einer Substanz auf molekularer Ebene. Der von der Thermo ARL Company in der Schweiz erzeugte Röntgendiffraktometer des Arl/Xtra-Typs wurde zur Bestimmung verwendet. Messbedingungen: Die Röntgenquelle war eine Nickel-Filter-Cu-Kα-Linie (40 kV, 40 mA). Der Scanwinkel beträgt 0 ° bis 80 ° (2 & thgr;). Scangeschwindigkeit 6 °/min.

2.2.3.2 Mechanische Eigenschaften

Die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Pause des Films werden als Kriterien für die Beurteilung seiner mechanischen Eigenschaften verwendet, und die Zugfestigkeit (Zugfestigkeit) bezieht sich auf die Spannung, wenn der Film die maximale gleichmäßige plastische Deformation erzeugt, und das Gerät ist MPA. Die Dehnung bei Break (Breaking Delongation) bezieht sich auf das Verhältnis der Dehnung, wenn der Film auf die ursprüngliche Länge unterbrochen wird, die in %ausgedrückt wird. Unter Verwendung der Instron (5943) -Typ-Miniatur-Elektronikuniversal-Zug-Testmaschine von Instronentests (Shanghai) -Testausrüstung nach GB13022-92-Testmethode für Zugeigenschaften von Kunststofffilmen werden bei 25 ° C, 50%RH-Bedingungen, Proben mit gleichmäßiger Dicke und sauberen Oberflächen ohne Verachtungen getestet.

2.2.3.3 Optische Eigenschaften

Optische Eigenschaften sind ein wichtiger Indikator für die Transparenz von Verpackungsfilmen, hauptsächlich einschließlich der Durchlässigkeit und des Dunst des Films. Die Durchlässigkeit und der Dunst der Filme wurden unter Verwendung eines Sendanz -Dunst -Tester gemessen. Wählen Sie eine Testprobe mit einer sauberen Oberfläche und ohne Falten, legen Sie sie vorsichtig in den Testständer, fixieren Sie sie mit einem Saugnapfbecher und messen Sie die Lichtübertragung und den Dunst des Films bei Raumtemperatur (25 ° C und 50%RH). Die Stichprobe wird dreimal getestet und der Durchschnittswert wird genommen.

2.2.3.4 Wasserlöslichkeit

Schneiden Sie einen 30 -mm × 30 -mm -Film mit einer Dicke von etwa 45 μm, geben Sie 100 ml Wasser zu einem 200ml -Becherglas, legen Sie den Film in die Mitte der Stillwasseroberfläche und messen Sie die Zeit, dass der Film vollständig verschwindet [56]. Jede Probe wurde dreimal gemessen und der Durchschnittswert wurde genommen und das Gerät war min.

2.2.4 Datenverarbeitung

Die experimentellen Daten wurden von Excel verarbeitet und von Origin Software aufgetragen.

2.3 Ergebnisse und Diskussion

2.3.1.1 XRD-Muster von HPMC-Dünnfilmen unter verschiedenen filmbildenden Lösungskonzentrationen

Abb.2.1 XRD von HPMC -Filmen unter verschiedenen HP -Inhalten

Weitwinkel-Röntgenbeugung ist die Analyse des kristallinen Substanzen auf molekularer Ebene. Abbildung 2.1 ist das XRD-Beugungsmuster von HPMC-Dünnfilmen unter verschiedenen filmbildenden Lösungskonzentrationen. Es gibt zwei Beugungspeaks [57-59] (nahe 9,5 ° und 20,4 °) im HPMC-Film in der Abbildung. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit zunehmender HPMC -Konzentration die Beugungspeaks des HPMC -Films um 9,5 ° und 20,4 ° zuerst verstärkt werden. und dann schwächte sich der Grad der molekularen Anordnung (geordnete Anordnung) zuerst und nahm dann ab. Wenn die Konzentration 5%beträgt, ist die geordnete Anordnung von HPMC -Molekülen optimal. Der Grund für das obige Phänomen kann sein, dass mit zunehmender HPMC-Konzentration die Anzahl der Kristallkerne in der filmbildenden Lösung zunimmt, wodurch die HPM-Molekülanordnung regelmäßiger wird. Wenn die HPMC -Konzentration 5%überschreitet, schwächt der XRD -Beugungspeak des Films. Aus Sicht der molekularen Kettenanordnung, wenn die HPMC-Konzentration zu groß ist, ist die Viskosität der filmbildenden Lösung zu hoch, was es für die molekularen Ketten schwierig macht, sich zu bewegen, und nicht rechtzeitig angeordnet werden, wodurch der Grad der Ordnung der HPMC-Filme abgenommen werden können.

2.3.1.2 Mechanische Eigenschaften von HPMC-Dünnfilmen unter verschiedenen filmbildenden Lösungskonzentrationen.

Die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Pause des Films werden als Kriterien für die Beurteilung seiner mechanischen Eigenschaften verwendet, und die Zugfestigkeit bezieht sich auf die Spannung, wenn der Film die maximale einheitliche plastische Deformation erzeugt. Die Dehnung bei der Pause ist das Verhältnis der Verschiebung zur ursprünglichen Länge des Films bei Break. Die Messung der mechanischen Eigenschaften des Films kann seine Anwendung in einigen Bereichen beurteilen.

Abb.2.2 Der Effekt des unterschiedlichen Gehalts von HPMC auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

Aus Abb. 2.2 stieg der sich verändernde Trend der Zugfestigkeit und -verlängerung bei Bruch des HPMC-Films unter verschiedenen Konzentrationen der filmbildenden Lösung, dass die Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch des HPMC-Films zunächst mit der Zunahme der Konzentration der HPMC-Film-Bildungslösung anstieg. Wenn die Lösungskonzentration 5%beträgt, sind die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen besser. Dies liegt daran, dass die Lösungsviskosität bei niedriger filmbildender Flüssigkeitskonzentration geringer ist, die Wechselwirkung zwischen molekularen Ketten relativ schwach ist und die Moleküle nicht ordentlich angeordnet werden können, sodass die Kristallisationsfähigkeit des Films niedrig und seine mechanischen Eigenschaften schlecht sind. Wenn die filmbildende Flüssigkeitskonzentration 5 %beträgt, erreichen die mechanischen Eigenschaften den optimalen Wert. Da die Konzentration der filmbildenden Flüssigkeit weiter zunimmt, wird das Gießen und die Diffusion der Lösung schwieriger, was zu einer ungleichmäßigen Dicke des erhaltenen HPMC-Films und mehr Oberflächendefekten führt [60], was zu einer Abnahme der mechanischen Eigenschaften von HPMC-Filmen führt. Daher ist die Konzentration von 5% HPMC-Filmbildungslösung am besten geeignet. Die Leistung des erhaltenen Films ist ebenfalls besser.

2.3.1.3 optische Eigenschaften von HPMC-Dünnfilmen unter verschiedenen filmbildenden Lösungskonzentrationen

In Verpackungsfilmen sind Licht- und Dunst -Dunst wichtige Parameter, die die Transparenz des Films anzeigen. Abbildung 2.3 zeigt die sich ändernden Trends von Transmission und Dunst von HPMC-Filmen unter verschiedenen filmbildenden flüssigen Konzentrationen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit der Zunahme der Konzentration der HPMC-filmbildenden Lösung die Durchlässigkeit des HPMC-Films allmählich abnahm, und der Dunst nahm mit der Zunahme der Konzentration der Filmbildungslösung signifikant zu.

Abb.2.3 Der Effekt unterschiedlicher Inhalt von HPMC auf die optische Eigenschaft von HPMC -Filmen

Es gibt zwei Hauptgründe: Erstens aus der Perspektive der Zahlenkonzentration der dispergierten Phase, wenn die Konzentration niedrig ist, hat die Zahlenkonzentration einen dominanten Effekt auf die optischen Eigenschaften des Materials [61]. Daher werden die Dichten des Films mit zunehmender Konzentration der HPMC-Filmbildungslösung verringert. Die Lichtübertragung nahm signifikant ab und der Dunst nahm signifikant zu. Zweitens kann dies aus der Analyse des Filmemachenprozesses daran liegen, dass der Film von der Lösungs-Casting-Filmbildungsmethode gedreht wurde. Die Zunahme der Schwierigkeit der Dehnung führt zur Abnahme der Glätte der Filmoberfläche und zur Abnahme der optischen Eigenschaften des HPMC -Films.

2.3.1.4 Wasserlöslichkeit von HPMC-Dünnfilmen unter verschiedenen filmbildenden Flüssigkeitskonzentrationen

Die Wasserlöslichkeit von wasserlöslichen Filmen hängt mit ihrer filmbildenden Konzentration zusammen. Schneiden Sie 30 mm × 30 -mm -Filme aus, die mit verschiedenen Filmkonzentrationen geformt werden, und markieren Sie den Film mit „+“, um die Zeit zu messen, dass der Film vollständig verschwindet. Wenn sich der Film an den Wänden des Becherers wickelt oder an den Wänden hält, testet sie erneut. Abbildung 2.4 ist das Trenddiagramm der Wasserlöslichkeit von HPMC-Filmen unter verschiedenen filmbildenden flüssigen Konzentrationen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die wasserlösliche Zeit der HPMC-Filme mit zunehmender flüssiger Konzentration der Filmflüssigkeit länger wird, was darauf hinweist, dass die Wasserlöslichkeit von HPMC-Filmen abnimmt. Es wird spekuliert, dass der Grund darin besteht, dass mit zunehmender Konzentration der HPMC-filmbildenden Lösung die Viskosität der Lösung zunimmt und die intermolekulare Kraft nach der Gelation verstärkt, was zur Schwächung der Diffusionsfähigkeit des HPMC-Films in Wasser und der Abnahme der Wasserlöslichkeit führt.

Abb.2.4 Der Effekt des unterschiedlichen Gehalts von HPMC auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

2.3.2 Effekt der Filmbildungstemperatur auf HPMC -Dünnfilme

2.3.2.1 XRD -Muster von HPMC -Dünnfilmen bei verschiedenen Filmformungstemperaturen

Abb.2.5 XRD von HPMC -Filmen unter verschiedenen Filmforming -Temperaturen

Abbildung 2.5 zeigt die XRD -Muster von HPMC -Dünnfilmen bei verschiedenen Filmformungstemperaturen. Zwei Beugungspeaks bei 9,5 ° und 20,4 ° wurden für den HPMC -Film analysiert. Aus der Perspektive der Intensität der Beugungspeaks stieg der Beugungsspitzen an den beiden Stellen zunächst an und nahm dann zunächst die Kristallisationsfähigkeit zu und nahm dann ab und nahm dann ab. Wenn die filmbildende Temperatur 50 ° C betrug, ist die geordnete Anordnung von HPMC-Molekülen aus der Perspektive der Temperatur auf die homogene Keimbildung, wenn die Temperatur niedrig ist, die Viskosität der Lösung hoch, die Wachstumsrate von Kristallkern ist gering und die Kristallisation schwierig; Mit zunehmender filmbildender Temperatur steigt die Keimbildungsrate, die Bewegung der molekularen Kette wird beschleunigt, die molekulare Kette ist leicht um den Kristallkern ordnungsgemäß angeordnet, und es ist einfacher, die Kristallisation zu bilden, sodass die Kristallisation den Maximumwert bei einer bestimmten Temperatur erreicht. Wenn die filmbildende Temperatur zu hoch ist, ist die molekulare Bewegung zu gewalttätig, die Bildung des Kristallkerns ist schwierig und die Bildung der Kerneffizienz niedrig und es ist schwierig, Kristalle zu bilden [62, 63]. Daher nimmt die Kristallinität von HPMC -Filmen zuerst zu und nimmt dann mit zunehmender Filmformungstemperatur ab.

2.3.2.2 Mechanische Eigenschaften von HPMC -Dünnfilmen bei verschiedenen Filmformungstemperaturen

Die Änderung der Temperatur zur Filmformung hat einen gewissen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Films. Abbildung 2.6 zeigt den sich ändernden Trend der Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmformingstemperaturen. Gleichzeitig zeigte es einen Trend, zuerst zu zunehmenden und dann abnahm. Bei der Temperatur der Filmformung von 50 ° C erreichte die Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch des HPMC -Films die maximalen Werte, die 116 MPa bzw. 32%betrug.

Abb.2.6 Der Effekt der Temperatur zur Bildung von Filmbildung auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

Aus Sicht der molekularen Anordnung ist die Zugfestigkeit umso besser, je größer die geordnete Anordnung von Molekülen ist [64]. Aus Abb. 2,5 XRD -Mustern von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmbildungstemperaturen ist ersichtlich, dass mit zunehmender Filmbildungstemperatur die geordnete Anordnung von HPMC -Molekülen zuerst zunimmt und dann abnimmt. Wenn die Filmbildungstemperatur 50 ° C beträgt, ist der Grad der geordneten Anordnung die größte, sodass die Zugfestigkeit von HPMC -Filmen zunächst zunimmt und dann mit der Erhöhung der Filmformungstemperatur abnimmt und der Maximalwert bei der Filmformungstemperatur von 50 ℃ erscheint. Die Dehnung bei der Pause zeigt einen Trend, zuerst zu zunehmen und dann abzunehmen. Der Grund kann sein, dass mit zunehmender Temperatur zuerst die geordnete Anordnung von Molekülen zunimmt und dann abnimmt und die in der Polymermatrix gebildete kristalline Struktur in der unkristallisierten Polymermatrix verteilt ist. In der Matrix wird eine physikalische vernetzte Struktur gebildet, die eine bestimmte Rolle bei der Härte von [65] spielt, wodurch die Dehnung bei Bruch des HPMC-Films fördert, um bei der Filmbildungstemperatur von 50 ° C einen Höhepunkt zu erscheint.

2.3.2.3 Optische Eigenschaften von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmforming -Temperaturen

Abbildung 2.7 ist die Änderungskurve der optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmformungstemperaturen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit zunehmender Filmformungstemperatur die Durchlässigkeit des HPMC -Films allmählich zunimmt, der Dunst allmählich abnimmt und die optischen Eigenschaften des HPMC -Films allmählich besser werden.

Abb.2.7 Der Effekt der Temperatur zur Bildung von Films auf die optische Eigenschaft von HPMC

Nach dem Einfluss von Temperatur- und Wassermolekülen auf den Film [66], wenn die Temperatur niedrig ist, existieren in HPMC Wassermoleküle in Form von gebundenem Wasser, aber dieses gebundene Wasser wird allmählich verflüssigt, und HPMC befindet sich in einem Glaszustand. Die Verflüchtigung des Films bildet Löcher in HPMC, und dann wird nach Lichtbestrahlung an den Löchern gebildet [67], sodass die Lichtübertragung des Films niedrig und der Dunst hoch ist; Mit zunehmender Temperatur beginnt sich die molekularen Segmente von HPMC zu bewegen, die nach der Verflüchtigung des Wassers gebildeten Löcher werden gefüllt, die Löcher nehmen allmählich ab, der Lichtgrad der Löcher nimmt ab und die Durchlässigkeit nimmt zu [68], so dass die Lichtübertragung zunimmt und der Daher abnimmt und der Daher abnimmt.

2.3.2.4 Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmforschungstemperaturen

Abbildung 2.8 zeigt die Wasserlöslichkeitskurven von HPMC -Filmen bei verschiedenen Filmforming -Temperaturen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Wasserlöslichkeitszeit von HPMC -Filmen mit zunehmender Filmformungstemperatur zunimmt, dh die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen verschlechtert sich. Mit der Erhöhung der filmbildenden Temperatur wird die Verdunstungsrate von Wassermolekülen und die Gelationsrate beschleunigt, die Bewegung von molekularen Ketten beschleunigt, der molekulare Abstand verringert und die molekulare Anordnung auf der Oberfläche des Films dosiver, was es für Wassermolekules schwierig macht, zwischen HPMC-Molekülen zwischen HPMC-Molekülen einzutreten. Die Wasserlöslichkeit wird ebenfalls verringert.

Abb.2.8 Die Auswirkung der Temperatur zur Bildung von Filmbildung auf die Wasserlöslichkeit des HPMC -Films

2.4 Zusammenfassung dieses Kapitels

In diesem Kapitel wurde Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff verwendet, um HPMC-Wasserlösungsfilm nach Lösungsgussfilm-Bildungsmethode herzustellen. Die Kristallinität des HPMC -Films wurde durch XRD -Beugung analysiert; Die mechanischen Eigenschaften des hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms wurden durch eine mikroelektronische universelle Zugtestmaschine getestet und analysiert, und die optischen Eigenschaften des HPMC-Films wurden durch einen leichten Transmissionsdunst-Tester analysiert. Die Auflösungszeit in Wasser (Wasserlöslichkeitszeit) wird verwendet, um seine Wasserlöslichkeit zu analysieren. Die folgenden Schlussfolgerungen stammen aus der obigen Forschung:

1) Die mechanischen Eigenschaften von HPMC-Filmen nahmen zunächst zu und nahmen dann mit zunehmender Konzentration der Filmbildungslösung ab und nahmen zunächst mit zunehmender Temperatur des Filmbildes ab. Wenn die Konzentration der HPMC-filmbildenden Lösung 5% betrug und die filmbildende Temperatur 50 ° C betrug, sind die mechanischen Eigenschaften des Films gut. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Zugfestigkeit etwa 116 MPa und die Dehnung bei Pause beträgt etwa 31%.

2) Die optischen Eigenschaften von HPMC-Filmen nehmen mit zunehmender Konzentration der filmbildenden Lösung ab und steigen allmählich mit der Erhöhung der filmbildenden Temperatur an; Betrachten Sie umfassend, dass die Konzentration der Filmbildungslösung 5%nicht überschreiten sollte und die Filmbildungstemperatur 50 ° C nicht überschreiten sollte

3) Die Wasserlöslichkeit von HPMC-Filmen zeigte einen Abwärtstrend mit zunehmender Konzentration der filmbildenden Lösung und der Erhöhung der Filmbildungstemperatur. Wenn die Konzentration von 5% igen hpmc-filmbildenden Lösung und die filmbildende Temperatur von 50 ° C verwendet wurde, betrug die Wasserdisslösungszeit des Films 55 min.

Kapitel 3 Auswirkungen von Weichmachern auf hpmc wasserlösliche Verpackungsfilme

3.1 Einführung

Als neue Art von natürlichen Polymermaterial hat HPMC wasserlösliche Verpackungsfilm eine gute Entwicklungsaussicht. Hydroxypropylmethylcellulose ist ein natürliches Cellulose -Derivat. Es ist nicht toxisch, nicht beschlagnahmt, erneuerbar, chemisch stabil und hat gute Eigenschaften. Wasserlöslich und filmbildend ist es ein potenzielles wasserlösliches Verpackungsfilmmaterial.

Das vorherige Kapitel erörterte die Herstellung des hpmc wasserlöslichen Verpackungsfilms unter Verwendung von Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff durch Lösungsgussfilmbildungsmethode und die Auswirkung der filmbildenden Flüssigkeitskonzentration und der filmbildenden Temperatur auf HydroxyPropyl-Methylcellulos-Lösungs-Verpackungsfilm. Leistungsauswirkungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugfestigkeit des Films etwa 116 MPa beträgt und die Dehnung bei Pause unter den optimalen Konzentrationen und den Prozessbedingungen 31% beträgt. Die Zähigkeit solcher Filme ist in einigen Anwendungen schlecht und erfordert eine weitere Verbesserung.

In diesem Kapitel wird immer noch Hydroxypropylmethylcellulose als Rohstoff verwendet, und der wasserlösliche Verpackungsfilm wird durch Lösungsgussfilm-Bildungsmethode hergestellt. , Dehnung bei Bruch), optische Eigenschaften (Transmission, Dunst) und Wasserlöslichkeit.

3.2 Experimentelle Abteilung

3.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente

Tabelle 3.1 Experimentelle Materialien und Spezifikationen

Tabelle 3.2 Experimentelle Instrumente und Spezifikationen

3.2.2 Probenvorbereitung

1) Wiegen: Wiegen Sie eine bestimmte Menge an Hydroxypropylmethylcellulose (5%) und Sorbit (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) mit einem elektronischen Gleichgewicht und verwenden Sie eine Spritze, um Glyrycerol -Alkohol (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,35%) zu messen.

2) Auflösung: Fügen Sie den gewogenen Hydroxypropylmethylcellulose in das vorbereitete entionisiertes Wasser hinzu, rühren Sie bei normaler Temperatur und Druck, bis es vollständig gelöst ist, und fügen Sie dann Glycerin oder Sorbit in unterschiedlichen Massenfraktionen hinzu. Rühren Sie in der Hydroxypropyl-Methylcellulose-Lösung für einen bestimmten Zeitraum eine gleichmäßige Mischung und lassen Sie sie 5 Minuten lang stehen (Entmagung), um eine bestimmte Konzentration an filmbildender Flüssigkeit zu erhalten.

3) Filmherstellung: Die filmbildende Flüssigkeit in eine Glaspetrischale injizieren und einen Film bildet, lass sie für einen bestimmten Zeitraum stehen, um es gelben zu können, und dann in einen Explosionstrocknungsofen zu trocknen und einen Film zu bilden, um einen Film mit einer Dicke von 45 μm zu machen. Nachdem der Film zum Gebrauch in eine Trockenbox gelegt wurde.

3.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests

3.2.3.1 Infrarotabsorptionsspektroskopie (FT-IR) -Analyse

Die Infrarot -Absorptionsspektroskopie (FTIR) ist eine starke Methode zur Charakterisierung der in der molekularen Struktur enthaltenen funktionellen Gruppen und zur Identifizierung funktioneller Gruppen. Das Infrarot -Absorptionsspektrum des HPMC -Verpackungsfilms wurde unter Verwendung eines von der Thermoelektrikum produzierten Infrarotspektrometers Nicolet 5700 Fourier -Transformation gemessen. Die Dünnfilmmethode wurde in diesem Experiment verwendet, der Scan-Bereich betrug 500-4000 cm-1 und die Anzahl der Scanning 32.

3.2.3.2 Weitwinkel-Röntgenbeugung (XRD) Analyse: Gleich wie 2.2.3.1

3.2.3.3 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften

Die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Pause des Films werden als Parameter für die Beurteilung seiner mechanischen Eigenschaften verwendet. Die Dehnung bei der Pause ist das Verhältnis der Verschiebung zur ursprünglichen Länge, wenn der Film in %gebrochen ist. Unter Verwendung der Instron (5943) Miniatur-Elektronikuniversal-Zug-Testmaschine von Instronentestgeräten (Shanghai), gemäß der GB13022-92-Testmethode für Zugeigenschaften von Plastikfilmen bei 25 ° C, 50% RH-Bedingungen, werden Proben mit gleichmäßiger Dicke und sauberen Oberflächen ohne Impurzen getestet.

3.2.3.4 Bestimmung der optischen Eigenschaften: Gleich wie 2.2.3.3

3.2.3.5 Bestimmung der Wasserlöslichkeit

Schneiden Sie einen 30 -mm × 30 -mm -Film mit einer Dicke von etwa 45 μm, geben Sie 100 ml Wasser zu einem 200ml -Becherglas, legen Sie den Film in die Mitte der Stillwasseroberfläche und messen Sie die Zeit, dass der Film vollständig verschwindet [56]. Jede Probe wurde dreimal gemessen und der Durchschnittswert wurde genommen und das Gerät war min.

3.2.4 Datenverarbeitung

Die experimentellen Daten wurden von Excel verarbeitet und die Grafik wurde von der Ursprungssoftware gezeichnet.

3.3 Ergebnisse und Diskussion

3.3.1 Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf das Infrarot -Absorptionsspektrum von HPMC -Filmen

(a) Glycerin (b) Sorbitol

Abb.3.1 ft-ir der HPMC-Filme unter verschiedenen Glycerin- oder Sorbitum-Konzentrationen

Die Infrarot -Absorptionsspektroskopie (FTIR) ist eine starke Methode zur Charakterisierung der in der molekularen Struktur enthaltenen funktionellen Gruppen und zur Identifizierung funktioneller Gruppen. Abbildung 3.1 zeigt die Infrarotspektren von HPMC -Filmen mit unterschiedlichen Glycerin- und Sorbit -Ergänzungen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die charakteristischen Skelettvibrationsspitzen von HPMC-Filmen haupt

Die nahegelegenen Absorptionsbanden werden durch die Dehnungschwingung der OH-Bindung verursacht. 2935 cm-1 ist der Absorptionspeak von -ch2, 1050cm-1 ist der Absorptionspeak von -co- und -Coc- an der primären und sekundären Hydroxylgruppe, und 1657CM-1 ist die Absorptionspeak der Hydroxypropylgruppe. Der Absorptionspeak der Hydroxylgruppe bei der Dehnungschwingung des Geräts, 945 cm -1, ist der Schaukelabsorptionspeak von -ch3 [69]. Die Absorptionspeaks bei 1454 cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 und 945 cm-1 werden den asymmetrischen, symmetrischen Deformationsschwingungen, in der Ebene und der Biegeschwingungen in der Ebene und außerhalb der Ebene von -ch3 zugeordnet [18]. Nach der Plastizisierung traten im Infrarotspektrum des Films keine neuen Absorptionspeaks auf, was darauf hinweist, dass HPMC keine wesentlichen Veränderungen unterzogen hat, dh der Weichmacher zerstörte seine Struktur nicht. Bei Zugabe von Glycerin schwächte der Streckschwingungspeak von -OH bei 3418 cm-1 von HPMC-Film und der Absorptionspeak bei 1657 cm-1 die Absorptionspeaks bei 1050 cm-1, und die Absorptionspeaks von -KO- und -KOC-bei den primären und sekundären Hydroxylgruppen schwächten die Absorptionspeaks. Mit der Zugabe von Sorbit zum HPMC-Film schwächte der-OH-Dehnungsvibrationspeaks bei 3418 cm-1 und die Absorptionspeaks bei 1657 cm-1 schwächten. . Die Veränderungen dieser Absorptionspeaks werden hauptsächlich durch induktive Effekte und intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung verursacht, wodurch sie sich mit den benachbarten -ch3- und -ch2 -Bändern ändern. Aufgrund von geringem Umfang behindert die Insertion von molekularen Substanzen die Bildung intermolekularer Wasserstoffbrückenbindungen, sodass die Zugfestigkeit des plastischen Films abnimmt [70].

3.3.2 Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf die XRD -Muster von HPMC -Filmen

(a) Glycerin (b) Sorbitol

Abb.3.2 XRD von HPMC -Filmen unter verschiedenen Glycerin- oder Sorbitol -Concentra

Weitwinkel-Röntgenbeugung (XRD) analysiert den kristallinen Substanzen auf molekularer Ebene. Der von der Thermo ARL Company in der Schweiz erzeugte Röntgendiffraktometer des Arl/Xtra-Typs wurde zur Bestimmung verwendet. Abbildung 3.2 sind die XRD -Muster von HPMC -Filmen mit unterschiedlichen Ergänzungen von Glycerin und Sorbitol. Bei Zugabe von Glycerin montierte die Intensität der Beugungsspitze bei 9,5 ° und 20,4 ° beides geschwächt; Bei der Zugabe von Sorbitol wurde der Beugungspeak bei 9,5 ° verstärkt und der Beugungspeak bei 20,4 ° geschwächt, aber die Gesamtzahl der Beugungsspitzenintensität war niedriger als der des HPMC -Films ohne Sorbit. Mit der kontinuierlichen Zugabe von Sorbit, der Beugungspeak bei 9,5 ° erneut schwächte und der Beugungspeak bei 20,4 ° nicht signifikant änderte. Dies liegt daran, dass die Zugabe kleiner Glycerin- und Sorbit -Moleküle die ordnungsgemäße Anordnung von molekularen Ketten stört und die ursprüngliche Kristallstruktur zerstört, wodurch die Kristallisation des Films verringert wird. Aus der Figur ist ersichtlich, dass Glycerin einen großen Einfluss auf die Kristallisation von HPMC -Filmen hat, was darauf hinweist, dass Glycerin und HPMC eine gute Kompatibilität haben, während Sorbitol und HPMC eine schlechte Kompatibilität aufweisen. Aus der strukturellen Analyse von Weichmachern weist Sorbit eine Zuckerringstruktur auf, die der von Cellulose ähnelt, und seine sterische Hinderung ist groß, was zu einer schwachen Durchdringung zwischen Sorbitolmolekülen und Cellulosemolekülen führt, sodass sie nur geringe Auswirkungen auf die Cellulosekristallisation hat.

[48].

3.3.3 Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

Die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Bruch des Films werden als Parameter verwendet, um die mechanischen Eigenschaften zu beurteilen, und die Messung mechanischer Eigenschaften kann ihre Anwendung in bestimmten Bereichen beurteilen. Abbildung 3.3 zeigt die Veränderung der Zugfestigkeit und -verlängerung bei Bruch von HPMC -Filmen nach dem Hinzufügen von Weichmachern.

Abb.3.3 Die Wirkung von Glycerin oder Sorbitolumon auf die Maschineneigenschaften von HPMC -Filmen

Aus Abbildung 3.3 (a) ist ersichtlich, dass mit Glycerin zuerst die Dehnung bei Bruch des HPMC -Films zuerst zunimmt und dann abnimmt, während die Zugfestigkeit zuerst schnell abnimmt, dann langsam zunimmt und dann weiter abnimmt. Die Dehnung bei Bruch des HPMC -Films nahm zuerst zu und nahm dann ab, da Glycerin mehr hydrophile Gruppen aufweist, wodurch das Material und die Wassermoleküle einen starken Hydratationseffekt haben [71], wodurch die Flexibilität des Films verbessert wird. Mit der kontinuierlichen Zunahme der Glycerin -Addition nimmt die Dehnung bei Bruch des HPMC -Films ab, was den HPMC -Molekülkettenspalt größer macht, und die Verstrickung zwischen Makromolekülen wird der Punkt reduziert, und der Film wird dazu gebracht, zu brechen, wenn der Film gestresst wird, wodurch die Eurongation bei der Bruch des Films bei der Bruch des Films die Mischung aus dem Film reduziert. Der Grund für die schnelle Abnahme der Zugfestigkeit ist: Die Zugabe kleiner Glycerinmoleküle stört die enge Anordnung zwischen den HPMC -Molekülketten, schwächt die Wechselwirkungskraft zwischen Makromolekülen und reduziert die Zugfestigkeit des Films. Die Zugfestigkeit, die ein kleiner Anstieg aus der Sicht der molekularen Kettenanordnung ist, erhöht das geeignete Glycerin die Flexibilität von HPMC -Molekülketten bis zu einem gewissen Grad, fördert die Anordnung von Polymermolekularketten und steigt die Zugfestigkeit des Films leicht an. Wenn es jedoch zu viel Glycerin gibt, werden die molekularen Ketten gleichzeitig mit der ordnungsgemäßen Anordnung beordnet, und die Entlastungsrate ist höher als die der geordneten Anordnung [72], was die Kristallisation des Films verringert, was zu einer geringen Zugfestigkeit des HPMC-Films führt. Da der Härtungseffekt auf Kosten der Zugfestigkeit des HPMC -Films auf Kosten von Glycerin zugänglich ist, sollte die Menge an hinzugefügtem Glycerin nicht zu viel sein.

Wie in Abbildung 3.3 (b) gezeigt, nahm die Dehnung bei Bruch des HPMC -Films zuerst zu Sorbit und nahm dann zu. Als die Menge an Sorbitol 0,15%betrug, erreichte die Dehnung bei der Pause des HPMC -Films 45%und dann nahm die Dehnung bei der Pause des Films wieder allmählich ab. Die Zugfestigkeit nimmt schnell ab und schwankt dann bei der kontinuierlichen Zugabe von Sorbit um etwa 50 MP. Es ist ersichtlich, dass der plastizisierende Effekt der beste ist, wenn die Menge an zugesetztem Sorbitol zu 0,15%beträgt. Dies liegt daran, dass die Zugabe kleiner Moleküle von Sorbitol die regelmäßige Anordnung von molekularen Ketten stört und die Lücke zwischen Molekülen größer macht, die Wechselwirkungskraft verringert und die Moleküle leicht zu gleiten sind, so Als die Menge an Sorbit weiter zunahm, nahm die Dehnung bei der Bruch des Films erneut ab, da die kleinen Moleküle von Sorbitol vollständig zwischen den Makromolekülen verteilt waren, was zu einer allmählichen Verringerung der Verstrickungspunkte zwischen den Makromolekülen und der Abnahme der Dauer in der Unterbrechung des Films führte.

Der Vergleich der plastizisierenden Effekte von Glycerin und Sorbit auf HPMC -Filme kann das Hinzufügen von Glycerin von 0,15% die Dehnung bei der Pause des Films auf etwa 50% erhöhen. Bei der Zugabe von 0,15% Sorbit kann die Rate nur die Dehnung des Films durch den Film erhöhen. Die Zugfestigkeit nahm ab und die Abnahme war kleiner, wenn Glycerin hinzugefügt wurde. Es ist ersichtlich, dass der plastizisierende Effekt von Glycerin auf den HPMC -Film besser ist als der von Sorbitol.

3.3.4 Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

(a) Glycerin (b) Sorbitol

Abb.3.4 Die Wirkung von Glycerin oder Sorbitolumon optischer Eigenschaften von HPMC -Filmen

Leichte Durchlässigkeit und Dunst sind wichtige Parameter für die Transparenz des Verpackungsfilms. Die Sichtbarkeit und Klarheit der verpackten Waren hängt hauptsächlich von der Lichtübertragung und dem Dunst des Verpackungsfilms ab. Wie in Abbildung 3.4 gezeigt, beeinflusste die Zugabe von Glycerin und Sorbitol beide die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen, insbesondere des Dunstes. Abbildung 3.4 (a) ist ein Diagramm, das den Effekt der Glycerin -Addition auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen zeigt. Mit Glycerin nahm die Durchlässigkeit von HPMC -Filmen zuerst zu und nahm dann einen Maximalwert von rund 0,25%zu; Der Dunst nahm schnell und dann langsam zu. Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass die optischen Eigenschaften des Films, wenn die Additionsmenge des Glycerins 0,25%beträgt, besser sind, sodass die Zugabe an Glycerin nicht mehr als 0,25%überschreiten sollte. Abbildung 3.4 (b) ist ein Diagramm, das den Effekt der Sorbit -Addition auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen zeigt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit dem Zugabe von Sorbit der HPMC -Filme zuerst zunimmt, dann langsam abnimmt und dann zunimmt und die Durchlässigkeit zuerst zunimmt und dann zunimmt. verringerte sich, und die Lichtdurchlässigkeit und der Dunst erschienen gleichzeitig Peaks, als die Menge an Sorbit 0,45%betrug. Es ist ersichtlich, dass die optischen Eigenschaften besser sind, wenn die Menge an zugesetztem Sorbit -zugesetztes Sorbit zwischen 0,35 und 0,45%liegt. Vergleicht sich die Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen, es ist zu erkennen, dass Sorbitol nur geringe Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften der Filme hat.

Im Allgemeinen haben Materialien mit hoher Lichtübertragung einen niedrigeren Dunst und umgekehrt, aber dies ist nicht immer der Fall. Einige Materialien haben eine hohe Lichtübertragung, aber auch hohe Dunstwerte wie dünne Filme wie Frostedglas [73]. Der in diesem Experiment erstellte Film kann den entsprechenden Weichmacher und die Additionsmenge entsprechend den Anforderungen auswählen.

3.3.5 Auswirkungen von Glycerin und Sorbit auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

(a) Glycerin （b） Sorbit

Abb.3.5 Die Wirkung von Glycerin- oder Sorbitumon -Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

Abbildung 3.5 zeigt den Effekt von Glycerin und Sorbit auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Wasserlöslichkeit des HPMC -Films mit zunehmender Weichmachergehalt die Wasserlöslichkeit des HPMC -Films allmählich abnimmt und Glycerin einen größeren Einfluss auf die Wasserlöslichkeit des HPMC -Films hat einen größeren Einfluss. Der Grund, warum Hydroxypropylmethylcellulose eine gute Wasserlöslichkeit aufweist, ist die Existenz einer großen Anzahl von Hydroxylgruppen in seinem Molekül. Aus der Analyse des Infrarotspektrums ist ersichtlich, dass bei Zugabe von Glycerol und Sorbitol der Hydroxylvibrationspeak des HPMC -Films schwächt, was darauf hinweist, dass die Anzahl der Hydroxylgruppen im HPMC -Molekül abnimmt, und die hydrophile Gruppe nimmt ab, sodass die Wasser Solubilität des HPMC -Films das HPMC -Vernögerung verringert.

3.4 Abschnitte dieses Kapitels

Durch die oben genannte Leistungsanalyse von HPMC -Filmen ist ersichtlich, dass die Plastikisators Glycerin und Sorbit die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen verbessern und die Dehnung bei den Bruch der Filme erhöhen. Wenn die Zugabe von Glycerin 0,15%beträgt, sind die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen relativ gut, die Zugfestigkeit beträgt etwa 60 MPa und die Dehnung bei Bruch liegt bei etwa 50%. Wenn die Zugabe von Glycerin 0,25%beträgt, sind die optischen Eigenschaften besser. Wenn der Gehalt an Sorbit 0,15%beträgt, beträgt die Zugfestigkeit des HPMC -Films etwa 55 MPa und die Dehnung bei Pause steigt auf etwa 45%. Wenn der Inhalt des Sorbitols 0,45%beträgt, sind die optischen Eigenschaften des Films besser. Beide Weichmacher reduzierten die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen, während Sorbit eine geringere Auswirkung auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen hatte. Der Vergleich der Auswirkungen der beiden Weichmacher auf die Eigenschaften von HPMC -Filmen zeigt, dass der plastifizierende Effekt von Glycerin auf HPMC -Filme besser ist als der von Sorbitol.

Kapitel 4 Auswirkungen von Vernetzungsmitteln auf hpmc wasserlösliche Verpackungsfilme

4.1 Einführung

Hydroxypropylmethylcellulose enthält viele Hydroxylgruppen und Hydroxypropoxygruppen, sodass es eine gute Wasserlöslichkeit aufweist. Dieses Papier nutzt seine gute Wasserlöslichkeit, um einen neuartigen grünen und umweltfreundlichen wasserlöslichen Verpackungsfilm vorzubereiten. Abhängig von der Anwendung des wasserlöslichen Films ist in den meisten Anwendungen eine schnelle Auflösung des wasserlöslichen Films erforderlich, aber manchmal ist eine verzögerte Auflösung gewünscht [21].

Daher wird in diesem Kapitel Glutaraldehyd als modifiziertes Vernetzungsmittel für den wasserlöslichen Verpackungsfilm von Hydroxypropylmethylcellulose verwendet, und seine Oberfläche ist vernetzt, um den Film zu verändern, um die Wasserlösung des Films zu verkürzen und die Wasserlösung zu verzögern. Die Auswirkungen verschiedener Glutaraldehyd -Volumen -Additionen auf die Wasserlöslichkeit, die mechanischen Eigenschaften und die optischen Eigenschaften von Hydroxypropylmethylcellulosefilmen wurden hauptsächlich untersucht.

4.2 Experimenteller Teil

4.2.1 Experimentelle Materialien und Instrumente

Tabelle 4.1 Experimentelle Materialien und Spezifikationen

4.2.2 Probenvorbereitung

1) Wiegen: Wiegen Sie eine bestimmte Menge an Hydroxypropylmethylcellulose (5%) mit einem elektronischen Gleichgewicht;

2) Auflösung: Der gewogene Hydroxypropylmethylcellulose wird dem hergestellten entionisierten Wasser zugesetzt, bei Raumtemperatur und Druck bis vollständig gelöst, und dann unterschiedliche Mengen an Glutaraldehyd (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), gleichmäßig aufgeworfen. Es werden Glutaraldehyd hinzugefügt;

3) Filmherstellung: Injec the Film, der Flüssigkeit in die Glas Petrischale bildet und den Film gießt, in die Lufttrocknungsschachtel von 40 ~ 50 ° C gesteckt wird, um den Film zu trocknen, einen Film mit einer Dicke von 45 μm zu machen, den Film aufzudecken und in die Trockenbox zu stecken.

4.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests

4.2.3.1 Infrarotabsorptionsspektroskopie (FT-IR) -Analyse

Die Infrarotsaugung von HPMC -Filmen wurde unter Verwendung des Nicolet 5700 Fourier -Infrarot -Spektrometers bestimmt, das vom American Thermoelektrischen Unternehmen hergestellt wurde, das Spektrum schließt.

4.2.3.2 Weitwinkel-Röntgenbeugungsanalyse (XRD)

Weitwinkel-Röntgenbeugung (XRD) ist die Analyse des Kristallisationszustands einer Substanz auf molekularer Ebene. In dieser Arbeit wurde der Kristallisationszustand des Dünnfilms unter Verwendung eines ARL/XTRA-Röntgenbaftometers bestimmt, das durch Thermo-Arl der Schweiz erzeugt wurde. Messbedingungen: Die Röntgenquelle ist eine Nickelfilter-Cu-Kα-Linie (40 kV, 40 mA). Scanwinkel von 0 ° bis 80 ° (2 & thgr;). Scan -Geschwindigkeit 6 °/min.

4.2.3.3 Bestimmung der Wasserlöslichkeit: Gleich wie 2.2.3.4

4.2.3.4 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften

Unter Verwendung der Instron (5943) Miniatur-Elektronikuniversal-Zug-Testmaschine von Instronentests (Shanghai) -Testausrüstung nach GB13022-92-Testmethode für Zugeigenschaften von Kunststofffilmen werden bei 25 ° C, 50% RH-Bedingungen, Proben mit gleichmäßiger Dicke und sauberen Oberflächen ohne Verachtungen getestet.

4.2.3.5 Bestimmung der optischen Eigenschaften

Wählen Sie unter Verwendung eines leichten Transmissionstesteres eine Probe aus, die mit einer sauberen Oberfläche und ohne Falten getestet werden soll, und messen Sie die Lichtübertragung und den Dunst des Films bei Raumtemperatur (25 ° C und 50%RH).

4.2.4 Datenverarbeitung

Die experimentellen Daten wurden von Excel verarbeitet und von der Ursprungssoftware drapiert.

4.3 Ergebnisse und Diskussion

4.3.1 Infrarotabsorptionsspektren von Glutaraldehyd-gekreuzten HPMC-Filmen

Abb.4.1 FT-IR von HPMC-Filmen unter verschiedenen Glutaraldehydgehalt

Die Infrarot -Absorptionsspektroskopie ist ein starkes Mittel zur Charakterisierung der in der molekularen Struktur enthaltenen funktionellen Gruppen und zur Identifizierung funktioneller Gruppen. Um die strukturellen Veränderungen von Hydroxypropylmethylcellulose nach der Modifikation weiter zu verstehen, wurden in HPMC -Filmen vor und nach der Modifikation Infrarottests durchgeführt. Abbildung 4.1 zeigt die Infrarotspektren von HPMC -Filmen mit unterschiedlichen Mengen an Glutaraldehyd und die Deformation von HPMC -Filmen

Die Schwingungsabsorptionspeaks von -OH liegen in der Nähe von 3418 cm-1 und 1657 cm-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 HPMC Das Molekül wurde reduziert, was durch die Vernetzungsreaktion zwischen einigen Hydroxylgruppen von HPMC und der Diadehydgruppe auf Glutaraldehyd verursacht wurde [74]. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Zugabe von Glutaraldehyd die Position jeder charakteristischen Absorptionspeak von HPMC nicht veränderte, was darauf hinweist, dass die Zugabe von Glutaraldehyd die Gruppen von HPMC selbst nicht zerstörte.

4.3.2 XRD-Muster von Glutaraldehyd-gekreuzten HPMC-Filmen

Durch die Durchführung der Röntgenbeugung auf einem Material und die Analyse seines Beugungsmusters ist es eine Forschungsmethode, um Informationen wie die Struktur oder Morphologie von Atomen oder Molekülen im Material zu erhalten. Abbildung 4.2 zeigt die XRD -Muster von HPMC -Filmen mit unterschiedlichen Glutaraldehyd -Ergänzungen. Mit der Zunahme der Glutaraldehyd -Addition schwächte die Intensität der Beugungspeaks von HPMC um 9,5 ° und 20,4 °, da die Aldehyde am Glutaraldehydmolekül schwächer wurden. Die Vernetzungsreaktion tritt zwischen der Hydroxylgruppe und der Hydroxylgruppe auf dem HPMC-Molekül auf, was die Mobilität der molekularen Kette begrenzt [75], wodurch die ordnungsgemäße Anordnungsfähigkeit des HPMC-Moleküls verringert wird.

Abb.4.2 XRD von HPMC -Filmen unter verschiedenen Glutaraldehydgehalt

4.3.3 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

Abb.4.3 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

Aus Abbildung 4.3 Die Auswirkung verschiedener Glutaraldehyd -Additionen auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen ist ersichtlich, dass die Wasserlöslichkeitszeit von HPMC -Filmen mit zunehmender Glutaraldehyd -Dosierung verlängert wird. Die Vernetzungsreaktion tritt bei der Aldehydgruppe auf Glutaraldehyd auf, was zu einer signifikanten Verringerung der Anzahl der Hydroxylgruppen im HPMC-Molekül führt, wodurch die Wasserlöslichkeit des HPMC-Films und die Verringerung der Wasserlöslichkeit des HPMC-Films verlängert werden.

4.3.4 Wirkung von Glutaraldehyd auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

Abb.4.4 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung von HPMC -Filmen

Um die Auswirkung des Glutaraldehydgehalts auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen zu untersuchen, wurden die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Pause der modifizierten Filme getestet. Beispielsweise ist 4.4 die Grafik der Wirkung der Glutaraldehyd -Addition auf die Zugfestigkeit und Dehnung bei der Pause des Films. Mit der Zunahme der Glutaraldehyd -Addition nahm die Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch von HPMC -Filmen zuerst zu und nahm dann zu. der Trend von. Da die Vernetzung von Glutaraldehyd und Cellulose zur Vernetzung von Etherifikationen gehört, haben die beiden Aldehydgruppen auf dem Glutaraldehyd-Molekül und den Hydroxylgruppen auf dem HPMC-Molekül nach dem HPMC-Film zu dem HPMC-Film die beiden Aldehydgruppen auf dem HPMC-Molekül hinzugefügt. Mit der kontinuierlichen Zugabe von Glutaraldehyd nimmt die Vernetzungsdichte in der Lösung zu, die das relative Gleit zwischen Molekülen begrenzt, und die molekularen Segmente sind nicht leicht unter der Wirkung externer Kraft, was zeigt, dass die mechanischen Eigenschaften von HPMC-Dünnfilmen makroskopisch abnehmen [76] [76]. Aus Abbildung 4.4 zeigt die Wirkung von Glutaraldehyd auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen, dass der Vernetzungseffekt bei der Zugabe von Glutaraldehyd 0,25%beträgt und die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen besser sind.

4.3.5 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen

Leichte Durchlässigkeit und Dunst sind zwei sehr wichtige optische Leistungsparameter von Verpackungsfilmen. Je größer die Durchlässigkeit ist, desto besser die Transparenz des Films; Der Dunst, auch als Trübung bekannt, zeigt den Grad der Unwuchtheit des Films und je größer der Dunst, desto schlechter ist die Klarheit des Films. Abbildung 4.5 ist die Einflusskurve der Zugabe von Glutaraldehyd auf die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit der Zunahme der Zugabe von Glutaraldehyd die Lichtdurchlässigkeit zunächst langsam zunimmt, dann schnell zunimmt und dann langsam abnimmt. Haze nahm zuerst ab und nahm dann zu. Wenn die Zugabe von Glutaraldehyd 0,25%betrug, erreichte die Durchlässigkeit des HPMC -Films den Maximalwert von 93%und der Dunst den Mindestwert von 13%. Zu diesem Zeitpunkt war die optische Leistung besser. Der Grund für die Erhöhung der optischen Eigenschaften ist die Vernetzungsreaktion zwischen Glutaraldehydmolekülen und Hydroxypropylmethylcellulose, und die intermolekulare Anordnung ist kompakter und gleichmäßiger, was die optischen Eigenschaften von HPMC-Filmen erhöht [77-79]. Wenn das Vernetzungsmittel übermäßig ist, sind die Vernetzungsstellen übersättigt, das relative Gleit zwischen den Molekülen des Systems ist schwierig und das Gelphänomen ist leicht auftreten. Daher werden die optischen Eigenschaften von HPMC -Filmen reduziert [80].

Abb.4.5 Die Wirkung von Glutaraldehyd auf die optische Eigenschaft von HPMC -Filmen

4.4 Abschnitte dieses Kapitels

Durch die obige Analyse werden die folgenden Schlussfolgerungen gezogen:

1) Das Infrarotspektrum des HPMC-Films Glutaraldehyde zeigt, dass der Glutaraldehyd- und HPMC-Film eine Vernetzungsreaktion unterliegt.

2) Es ist angemessener, Glutaraldehyd im Bereich von 0,25% bis 0,44% hinzuzufügen. Wenn die Additionsmenge an Glutaraldehyd 0,25%beträgt, sind die umfassenden mechanischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften des HPMC -Films besser; Nach der Vernetzung wird die Wasserlöslichkeit des HPMC-Films verlängert und die Wasserlöslichkeit verringert. Wenn die Zugabe an Glutaraldehyd 0,44%beträgt, erreicht die Wasserlöslichkeitszeit etwa 135 min.

Kapitel 5 Natural Antioxidant HPMC Wasserlösliches Verpackungsfilm

5.1 Einführung

Um die Anwendung des Hydroxypropyl-Methylcellulosefilms in Lebensmittelverpackungen zu erweitern, verwendet dieses Kapitel Bambusblatt-Antioxidationsmittel (AOB) als natürliches Antioxidant-Additive und verwendet Lösungsgussfilm-Bildungsmethode, um natürliche Bambusblatt-Antioxidantien mit unterschiedlichen Massenfraktionen herzustellen. Antioxidantes HPMC Wasserlöslicher Verpackungsfilm, studieren Sie die antioxidativen Eigenschaften, die Wasserlöslichkeit, die mechanischen Eigenschaften und die optischen Eigenschaften des Films und bieten eine Grundlage für ihre Anwendung in Lebensmittelverpackungssystemen.

5.2 Experimenteller Teil

5.2.1 Experimentelle Materialien und experimentelle Instrumente

Tab.5.1 Experimentelle Materialien und Spezifikationen

Tab.5.2 Experimentelle Geräte und Spezifikationen

5.2.2 Probenvorbereitung

Bereiten Sie hydroxypropylmethylcellulose wasserlösliche Verpackungsfilme mit unterschiedlichen Mengen an Bambusblatt-Antioxidantien nach Lösungsgussmethode vor: Erstellen Sie 5%Hydroxypropylmethylcellulose-Lösung. 0,09%) von Bambusblattantioxidantien an die Cellulosefilmlösung und rühren weiterhin auf

Um vollständig gemischt zu werden, lassen Sie sich 3-5 Minuten bei Raumtemperatur (Entlang) auf HPMC-filmbildende Lösungen mit unterschiedlichen Massenfraktionen von Bambusblatt-Antioxidantien vorbereiten. Trocknen Sie es in einem Explosionstrocknungsofen und stecken Sie es in einen Trocknungsofen, um später nach dem Abziehen des Films zu verwenden. Der hergestellte Hydroxypropyl-Methylcellulose-Wasserlösliche Verpackungsfilm mit Bambusblatt-Antioxidans wird kurz als Kurzfilm mit AOB/HPMC bezeichnet.

5.2.3 Charakterisierungs- und Leistungstests

5.2.3.1 Infrarotabsorptionsspektroskopie (FT-IR) -Analyse

Die Infrarotabsorptionsspektren von HPMC -Filmen wurden im ATR -Modus unter Verwendung eines von der Thermoelektrikum erzeugten Infrarotspektrometers Nicolet 5700 Fourier -Transformation gemessen.

5.2.3.2 Weitwinkel-Röntgenbeugung (XRD) Messung: Gleich wie 2.2.3.1

5.2.3.3 Bestimmung der antioxidativen Eigenschaften

Um die antioxidativen Eigenschaften der vorbereiteten HPMC -Filme und AOB/HPMC -Filme zu messen, wurde in diesem Experiment die DPPH -Verfahrensmethode für freie Radikale verwendet, um die Abgasrate der Filme an DPPH -freien Radikalen zu messen, um die Oxidationsresistenz der Filme indirekt zu messen.

Vorbereitung der DPPH -Lösung: Unter Schattierungsbedingungen 2 mg DPPH in 40 ml Ethanollösungsmittel auflösen und 5 Minuten lang Sonicate für die Lösung gleichmäßig machen. Lagern Sie im Kühlschrank (4 ° C) für die spätere Verwendung.

Unter Bezugnahme auf die experimentelle Methode von Zhong Yuansheng [81] mit einer leichten Modifikation die Messung des A0 -Wertes: Nehmen Sie 2 ml DPPH -Lösung in ein Reagenzglas ein, fügen Sie dann 1 ml destilliertes Wasser zum vollständigen Schütteln und Mischen und messen Sie den Wert (519 nm) mit einem UV -Spektrophotometer. ist a0. Messung eines Werts: Fügen Sie 2 ml DPPH -Lösung zu einem Testrohr hinzu, fügen Sie dann 1 ml HPMC -Dünnfilmlösung hinzu, um sie gründlich zu mischen, einen Wert mit UV -Spektrophotometer zu messen, Wasser als leere Kontrolle und drei parallele Daten für jede Gruppe zu nehmen. DPPH -Berechnungsmethode für freie Radikale Abfängerungsrate bezieht sich auf die folgende Formel,

In der Formel: a ist die Absorption der Probe; A0 ist die leere Kontrolle

5.2.3.4 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften: Gleich wie 2.2.3.2

5.2.3.5 Bestimmung der optischen Eigenschaften

Optische Eigenschaften sind wichtige Indikatoren für die Transparenz von Verpackungsfilmen, hauptsächlich einschließlich der Durchlässigkeit und des Dunst des Films. Die Durchlässigkeit und der Dunst der Filme wurden unter Verwendung eines Transmissionseders gemessen. Die Lichtübertragung und der Dunst der Filme wurden bei Raumtemperatur (25 ° C und 50% RH) auf Testproben mit sauberen Oberflächen und ohne Falten gemessen.

5.2.3.6 Bestimmung der Wasserlöslichkeit

Schneiden Sie einen 30 -mm × 30 -mm -Film mit einer Dicke von etwa 45 μm, geben Sie 100 ml Wasser zu einem 200ml -Becherglas, legen Sie den Film in die Mitte der Stillwasseroberfläche und messen Sie die Zeit, dass der Film vollständig verschwindet. Wenn der Film an der Wand des Becherers haftet, muss er erneut gemessen werden und das Ergebnis wird durchschnittlich dreimal angenommen, ist die Einheit min.

5.2.4 Datenverarbeitung

Die experimentellen Daten wurden von Excel verarbeitet und von der Ursprungssoftware drapiert.

5.3 Ergebnisse und Analyse

5.3.1 FT-IR-Analyse

Abb. 5.1 FTIR von HPMC- und AOB/HPMC -Filmen

In organischen Molekülen befinden sich die Atome, die chemische Bindungen oder funktionelle Gruppen bilden, in einem Zustand konstanter Schwingung. Wenn die organischen Moleküle mit Infrarotlicht bestrahlt werden, können die chemischen Bindungen oder funktionellen Gruppen in den Molekülen Schwingungen absorbieren, sodass Informationen über die chemischen Bindungen oder funktionellen Gruppen im Molekül erhalten werden können. Abbildung 5.1 zeigt die FTIR -Spektren des HPMC -Films und des AOB/HPMC -Films. Aus Abbildung 5 ist ersichtlich, dass die charakteristische Skelettvibration von Hydroxypropylmethylcellulose hauptsächlich in 2600 ~ 3700 cm-1 und 750 ~ 1700 cm-1 konzentriert ist. Die starke Schwingungsfrequenz in der 950-1250 cm-1-Region ist hauptsächlich die charakteristische Region der CO-Skelett-Vibration. Das Absorptionsband des HPMC-Films in der Nähe von 3418 cm-1 wird durch die Dehnungschwingung der OH-Bindung verursacht, und der Absorptionspeak der Hydroxylgruppe an der Hydroxypropoxy-Gruppe bei 1657 cm-1 wird durch die Dehnung der Schwingung des Gerüsts verursacht [82]. Die Absorptionspeaks bei 1454 cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 und 945 cm-1 wurden auf asymmetrische, symmetrische Deformationsschwingungen, In-Plane und Biegevibrationen außerhalb der Ebene zu-Ch3 normalisiert [83]. HPMC wurde mit AOB modifiziert. Mit der Zugabe von AOB verlegte sich die Position jedes charakteristischen Peaks von AOB/HPMC nicht, was darauf hinweist, dass die Zugabe von AOB die Gruppen von HPMC selbst nicht zerstörte. Die Dehnungsvibration der OH-Bindung im Absorptionsband des AOB/HPMC-Films in der Nähe von 3418 cm-1 wird geschwächt, und die Änderung der Spitzenform wird hauptsächlich durch die Änderung der benachbarten Methyl- und Methylenbanden aufgrund der Wasserstoffbindungsinduktion verursacht. 12] Es ist ersichtlich, dass die Zugabe von AOB einen Einfluss auf intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen hat.

5.3.2 XRD -Analyse

Abb.5.2 XRD von HPMC und AOB/

Abb.5.2 XRD von HPMC- und AOB/HPMC -Filmen

Der kristalline Zustand der Filme wurde durch Weitwinkel-Röntgenbeugung analysiert. Abbildung 5.2 zeigt die XRD -Muster von HPMC -Filmen und AAOB/HPMC -Filmen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der HPMC -Film 2 Beugungspeaks (9,5 °, 20,4 °) aufweist. Mit der Zugabe von AOB werden die Beugungsspeaks um 9,5 ° und 20,4 ° signifikant geschwächt, was darauf hinweist, dass die Moleküle des AOB/HPMC -Films geordnet angeordnet sind. Die Fähigkeit nahm ab, was darauf hinweist, dass die Zugabe von AOB die Anordnung der Hydroxypropylmethylcellulosemolekülkette störte, die ursprüngliche Kristallstruktur des Moleküls zerstörte und die regelmäßige Anordnung von Hydroxypropylmethylcellulose verringerte.

5.3.3 Antioxidative Eigenschaften

Um den Effekt verschiedener AOB -Ergänzungen auf die Oxidationsresistenz von AOB/HPMC -Filmen zu untersuchen, wurden die Filme mit unterschiedlichen Additionen von AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) untersucht. Die Auswirkung der Abgasrate der Basis sind die Ergebnisse in Abbildung 5.3 dargestellt.

Abb.5.3 Die Wirkung von HPMC -Filmen unter AOB -Inhalt auf die DPPH -Bewohner

Aus Abbildung 5.3 ist ersichtlich, dass die Zugabe von AOB -Antioxidans die Abgasrate von DPPH -Radikalen durch HPMC -Filme signifikant verbesserte, dh die antioxidativen Eigenschaften der Filme wurden verbessert, und mit der Zunahme der Zugabe von AOB nahm zu zunächst zunehmend zu. Wenn die Additionsmenge von AOB 0,03%beträgt, wirkt sich der AOB/HPMC-Film am besten auf die Sparfrequenz von DPPH-freien Radikalen aus, und seine Sparfrequenz für freie DPPH-Radikale erreicht 89,34%, dh der AOB/HPMC-Film hat die beste Anti-Oxidation-Leistung zu dieser Zeit zu dieser Zeit. Wenn der AOB -Gehalt 0,05% und 0,07% betrug, war die DPPH -Abgasrate des AOB/HPMC -Films höher als die der Gruppe von 0,01%, aber signifikant niedriger als die der 0,03% -Gruppe; Dies kann auf übermäßige natürliche Antioxidantien zurückzuführen sein. Die Zugabe von AOB führte zur Agglomeration von AOB -Molekülen und einer ungleichmäßigen Verteilung im Film, was die Wirkung der antioxidativen Wirkung von AOB/HPMC -Filmen beeinflusst. Es ist ersichtlich, dass der im Experiment erstellte AOB/HPMC-Film eine gute Antioxidationsleistung aufweist. Wenn die Additionsmenge 0,03%beträgt, ist die Antioxidationsleistung des AOB/HPMC-Films der stärkste.

5.3.4 Wasserlöslichkeit

Aus Abbildung 5.4 ist die Wirkung von Bambusblatt -Antioxidantien auf die Wasserlöslichkeit von Hydroxypropylmethylcellulosefilmen zu erkennen, dass unterschiedliche AOB -Ergänzungen einen signifikanten Einfluss auf die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen haben. Nachdem AOB hinzugefügt wurde, war die wasserlösliche Zeit des Films mit der Zunahme der AOB-Menge kürzer, was darauf hinweist, dass die Wasserlösung des AOB/HPMC-Films besser war. Das heißt, die Zugabe von AOB verbessert die Wasserlöslichkeit der AOB/HPMC des Films. Aus der vorherigen XRD -Analyse ist ersichtlich, dass die Kristallinität des AOB/HPMC -Films nach dem Zugabe von AOB verringert wird und die Kraft zwischen den molekularen Ketten schwächer wird, was es den Wassermolekülen erleichtert, in den AOB/HPMC -Film einzusteigen, sodass der AOB/HPMC -Film bis zu einem gewissen Ausmaß verbessert wird. Wasserlöslichkeit des Films.

Abb.5.4 Die Wirkung von AOB auf Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen

5.3.5 Mechanische Eigenschaften

Abb.5.5 Die Wirkung von AOB auf die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung von HPMC -Filmen

Die Anwendung von Dünnfilmmaterialien ist immer umfangreicher, und ihre mechanischen Eigenschaften haben einen großen Einfluss auf das Servicemessverhalten von membranbasierten Systemen, die zu einem wichtigen Forschungs-Hotspot geworden sind. Abbildung 5.5 zeigt die Zugfestigkeit und Dehnung an Bruchkurven von AOB/HPMC -Filmen. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass unterschiedliche AOB -Ergänzungen signifikante Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Filme haben. Nach dem Hinzufügen von AOB mit der Zunahme der AOB -Addition AOB/HPMC. Die Zugfestigkeit des Films zeigte einen Abwärtstrend, während die Dehnung bei Break einen Trend zeigte, zuerst zu zunehmend und dann abnahm. Wenn der AOB -Gehalt 0,01%betrug, erreichte die Dehnung bei der Pause des Films einen Höchstwert von etwa 45%. Die Wirkung von AOB auf die mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen ist offensichtlich. Aus der XRD -Analyse ist ersichtlich, dass die Zugabe von Antioxidans AOB die Kristallinität des AOB/HPMC -Films verringert und damit die Zugfestigkeit des AOB/HPMC -Films verringert. Die Dehnung bei der Pause nimmt zuerst zu und nimmt dann ab, da AOB eine gute Wasserlöslichkeit und Verträglichkeit aufweist und eine kleine molekulare Substanz ist. Während des Kompatibilitätsprozesses mit HPMC wird die Wechselwirkungskraft zwischen Molekülen geschwächt und der Film weicher. Die starre Struktur macht den AOB/HPMC -Film weich und die Dehnung des Films steigt die Dehnung. Wenn der AOB weiter zunimmt, nimmt die Dehnung bei Bruch des AOB/HPMC -Films ab, da die AOB -Moleküle im AOB/HPMC -Film die Makromoleküle dazu bringen. abnimmt.

5.3.6 Optische Eigenschaften

Abb.5.6 Die Wirkung von AOB auf die optische Eigenschaft von HPMC -Filmen

Abbildung 5.6 ist ein Diagramm, das die Änderung der Durchlässigkeit und den Dunst von AOB/HPMC -Filmen zeigt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit der Zunahme der hinzugefügten AOB die Durchlässigkeit des AOB/HPMC -Films nimmt und der Dunst nimmt zu. Wenn der AOB -Gehalt 0,05%nicht überschritt, waren die Änderungsraten der Lichtübertragung und Dunst von AOB/HPMC -Filmen langsam; Wenn der AOB -Gehalt 0,05%überstieg, wurden die Änderungsraten der Lichtübertragung und Dunst beschleunigt. Daher sollte die zugegebene Höhe von AOB 0,05%nicht überschreiten.

5.4 Abschnitte dieses Kapitels

Als filmbildende Matrix wurde eine neue Art von natürlichen Antioxidans-Verpackungsfilm hergestellt, indem Bambusblatt-Antioxidationsmittel (AOB) als natürliches Antioxidationsmittel und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) als filmbildende Matrix hergestellt wurde. Der in diesem Experiment erstellte AOB/HPMC-Wasser-lösliche Verpackungsfilm hat die funktionellen Eigenschaften der Antioxidation. Der AOB/HPMC -Film mit 0,03% AOB hat eine Sparquote von etwa 89% für DPPH -freie Radikale, und die Abgaseffizienz ist die beste, was ohne AOB besser ist als der ohne AOB. Der HPMC -Film mit 61% verbesserte sich. Die Wasserlöslichkeit wird ebenfalls erheblich verbessert und die mechanischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften werden verringert. Die verbesserte Oxidationsbeständigkeit von AOB/HPMC -Filmmaterialien hat seine Anwendung in Lebensmittelverpackungen erweitert.

KAPITEL VI Fazit

1) Mit der Zunahme der HPMC-Filmbildungskonzentration nahmen zuerst die mechanischen Eigenschaften des Films zu und nahmen dann zu. Wenn die Konzentration der HPMC-Filmbildungslösung 5%betrug, waren die mechanischen Eigenschaften des HPMC-Films besser und die Zugfestigkeit 116 MPa. Die Dehnung bei Pause beträgt etwa 31%; Die optischen Eigenschaften und die Wasserlöslichkeit nehmen ab.

2) Mit der Erhöhung der Filmformungstemperatur nahmen die mechanischen Eigenschaften der Filme zuerst zu und nahmen dann ab, die optischen Eigenschaften und die Wasserlöslichkeit nahm ab. Wenn die filmbildende Temperatur 50 ° C beträgt, ist die Gesamtleistung besser, die Zugfestigkeit beträgt etwa 116 MPa, die Lichtübertragung etwa 90%und die Wasserdisslösungszeit etwa 55 min, so dass die filmbildende Temperatur bei 50 ° C besser geeignet ist.

3) Verwenden von Weichmachern zur Verbesserung der Zähigkeit von HPMC -Filmen mit der Zugabe von Glycerin stieg die Dehnung bei Bruch von HPMC -Filmen erheblich, während die Zugfestigkeit abnahm. Wenn die Menge an Glycerin hinzugefügt wurde, lag zwischen 0,15%und 0,25%, betrug die Dehnung bei der Pause des HPMC -Films etwa 50%und die Zugfestigkeit bei etwa 60 MPa.

4) Mit der Zugabe von Sorbit steigt die Dehnung bei der Pause des Films zuerst und dann ab. Wenn die Zugabe von Sorbit bei etwa 0,15% beträgt, beträgt die Dehnung bei Pause 45% und die Zugfestigkeit etwa 55 MPa.

5) Die Zugabe von zwei Weichmachern, Glycerin und Sorbitol, verringerte beide die optischen Eigenschaften und die Wasserlöslichkeit von HPMC -Filmen, und die Abnahme war nicht groß. Vergleicht man den plastizisierenden Effekt der beiden Weichmacher auf HPMC -Filme, es ist zu erkennen, dass der plastifizierende Effekt von Glycerin besser ist als der von Sorbitol.

6) durch Infrarotabsorptionsspektroskopie (FTIR) und Weitwinkel-Röntgenbeugungsanalyse wurde die Vernetzung von Glutaraldehyd und HPMC und die Kristallinität nach der Vernetzung untersucht. Mit der Zugabe des Vernetzungsmittels Glutaraldehyd nahm die Zugfestigkeit und Dehnung bei Bruch der vorbereiteten HPMC-Filme zuerst zu und nahmen dann ab. Wenn die Zugabe von Glutaraldehyd 0,25%beträgt, sind die umfassenden mechanischen Eigenschaften von HPMC -Filmen besser; Nach der Vernetzung ist die Wasserlösungzeit verlängert und die Wasserlösung nimmt ab. Wenn die Zugabe von Glutaraldehyd 0,44%beträgt, erreicht die Wasserlösungzeit etwa 135 min.

7) Hinzufügen einer angemessenen Menge an natürlichen AOB-Antioxidans in die filmbildende Lösung des HPMC-Films hat der hergestellte Wasserlösungsfilm AOB/HPMC die funktionellen Eigenschaften der Antioxidation. Der AOB/HPMC -Film mit 0,03% AOB hat 0,03% AOB hinzugefügt, um DPPH -freie Radikale zu verlängern. Die Wasserlöslichkeit wird ebenfalls erheblich verbessert und die mechanischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften werden verringert. Wenn die Zugabe von 0,03% AOB, ist der Antioxidationseffekt des Films gut, und die Verbesserung der Antioxidationsleistung des AOB/HPMC-Films erweitert die Anwendung dieses Verpackungsfilmmaterials in Lebensmittelverpackungen.