Preparazione e proprietà dell'idrossipropil metilcellulosa

Idrossipropil metilcellulosa(HPMC) è un materiale polimerico naturale con risorse abbondanti, rinnovabile e buona solubilità idrica e proprietà che formano i film. È una materia prima ideale per la preparazione di film di imballaggio idrico.

Il film di imballaggio idrico è un nuovo tipo di materiale di imballaggio verde, che ha ricevuto una grande attenzione in Europa, negli Stati Uniti e in altri paesi. Non è solo sicuro e conveniente da usare, ma risolve anche il problema dello smaltimento dei rifiuti di imballaggio. Al momento, i film solubili in acqua utilizzano principalmente materiali a base di petrolio come alcool polivinilico e ossido di polietilene come materie prime. Il petrolio è una risorsa non rinnovabile e l'uso su larga scala causerà carenze di risorse. Ci sono anche film solubili in acqua che utilizzano sostanze naturali come amido e proteine ​​come materie prime, ma questi film solubili in acqua hanno basse proprietà meccaniche. In questo documento, un nuovo tipo di film di imballaggio solubile in acqua è stato preparato mediante metodo di formazione di film di soluzione utilizzando l'idrossipropil metilcellulosio come materia prima. Sono stati discussi gli effetti della concentrazione della temperatura liquida e formazione del film che forma film HPMC sulla resistenza alla trazione, l'allungamento a rottura, la trasmittanza della luce e la solubilità dell'acqua dei film di imballaggio idrico HPMC. Il glicerolo, il sorbitolo e la glutaraldeide sono stati utilizzati migliorano ulteriormente le prestazioni del film di imballaggio idrico HPMC. Infine, al fine di espandere l'applicazione del film di imballaggi idrici HPMC in imballaggi alimentari, l'antiossidante di foglie di bambù (AOB) è stata utilizzata per migliorare le proprietà antiossidanti del film di imballaggio solubile in acqua HPMC. I risultati principali sono i seguenti:

(1) Con l'aumento della concentrazione di HPMC, la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura dei film HPMC sono aumentati, mentre la trasmittanza della luce è diminuita. Quando la concentrazione di HPMC è del 5% e la temperatura di formazione del film è di 50 ° C, le proprietà complete del film HPMC sono migliori. In questo momento, la resistenza alla trazione è di circa 116 MPA, l'allungamento in pausa è di circa il 31%, la trasmittanza della luce è del 90%e il tempo che sta risuonante è di 55 minuti.

(2) I plastificanti glicerolo e sorbitolo hanno migliorato le proprietà meccaniche dei film HPMC, che hanno aumentato significativamente il loro allungamento in pausa. Quando il contenuto di glicerolo è compreso tra lo 0,05%e lo 0,25%, l'effetto è il migliore e l'allungamento in pausa del film di imballaggio idrico HPMC raggiunge circa il 50%; Quando il contenuto del sorbitolo è dello 0,15%, l'allungamento a rottura aumenta al 45% circa. Dopo che il film di imballaggio solubile in acqua HPMC è stato modificato con glicerolo e sorbitolo, la resistenza alla trazione e le proprietà ottiche sono diminuite, ma la diminuzione non era significativa.

(3) La spettroscopia a infrarossi (FTIR) del film di imballaggio idrico HPMC di glutaraldeide con la glutaraldeide ha mostrato che la glutaraldeide aveva reticolato con il film, riducendo la solubilità dell'acqua del film di imballaggio idrico HPMC. Quando l'aggiunta di glutaraldeide era dello 0,25%, le proprietà meccaniche e le proprietà ottiche dei film hanno raggiunto l'ottimale. Quando l'aggiunta di glutaraldeide era dello 0,44%, il tempo di disollazione dell'acqua ha raggiunto 135 minuti.

; Quando è stato aggiunto lo 0,03% di AOB, il film AOB/HPMC aveva un tasso di scavenging dell'89% di circa l'89% per i radicali liberi DPPH, e l'efficienza di eliminazione era la migliore, che era del 61% superiore a quella del film HPMC senza AOB e anche la solubilità idrica era significativamente migliorata.

Parole chiave: film di imballaggio idrico; idrossipropil metilcellulosa; plastificante; agente di reticolazione; antiossidante.

Sommario

Riepilogo…………………………………………. ……………………………………………… ……………………………………….IO

Abstract …………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… II

Sommario…………………………………………. ……………………………………………… …………………………io

Capitolo uno INTRODUZIONE ………………………………………. ……………………………………………… ……………… ..1

1.1 Water- Film solubile …………………………………………… ………………………………………………… …………… .1

1.1.1 Film di alcol (PVA) polecile (PVA) …………………………………………… …………………… 1

1.1.2 Film di ossido dipoletilene (PEO) idroelefase …………………………………………… ………… ..2

1.1.3 Film solubile in acqua a base di stanchi ……………………………………… ………………………………………… .2 .2

1.1.4 Film solubili in acqua a base di proteine ​​……………………………………… …………………………………… .2 .2

1.2 idrossipropil metilcellulosa ………………………………………… .. …………………………………………

1.2.1 La struttura dell'idrossipropil metilcellulosa ………………………………………… …………… .3

1.2.2 Solubilità dell'acqua dell'idrossipropil metilcellulosa …………………………………………… ………… 4

1.2.3 Proprietà che formano i film di idrossipropil metilcellulosa ………………………………………… .4

1.3 Modifica di plasticalizzazione del film di idrossipropil metilcellulosa ……………………………… ..4

1.4 Modifica reticolare del film di idrossipropil metilcellulosa ……………………………… .5

1.5 Proprietà antiossidanti del film di idrossipropil metilcellulosa ……………………………………. 5

1.6 Proposta dell'argomento …………………………………………………………. ………………………………………… .7

1.7 Contenuto di ricerca ……………………………………… ……………………………………………… ………………… ..7

Capitolo 2 Preparazione e proprietà dell'idrossipropil metil cellulosa pellicola di imballaggio solubile in acqua ………………………………………………………………………………………………………………………… .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8 .8

2.1 Introduzione ………………………………………… ………………………………………………… ……………………………. 8

2.2 Sezione sperimentale ……………………………………………………………. ………………………………………… .8

2.2.1 Materiali e strumenti sperimentali …………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Preparazione del campione ……………………………………… ………………………………………………………… ..9

2.2.3 Test di caratterizzazione e prestazioni …………………………………… .. ……………………… .9 .9

2.2.4 Elaborazione dei dati …………………………………………. ……………………………………………… ……………… 10

2.3 Risultati e discussione ………………………………………… ………………………………………………… ……… 10

2.3.1 L'effetto della concentrazione di soluzione di formazione del film sui film sottili HPMC ………………………… .. ……………………………………………………………………………………………………………… 10

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

2.4 Riepilogo del capitolo ………………………………………… ………………………………………… .. 16

Capitolo 3 Effetti dei plastificanti su film di imballaggio idrico HPMC …………………………………………………………………… ..17

3.1 Introduzione …………………………………………………………… …………………………………………………… 17

3.2 Sezione sperimentale ……………………………………………… ………………………………………………… ……… ..17

3.2.1 Materiali e strumenti sperimentali ……………………………………… ……………………………… 17

3.2.2 Preparazione del campione ……………………………………… ……………………………… 18

3.2.3 Test di caratterizzazione e prestazioni …………………………………… .. …………………… .18

3.2.4 Elaborazione dei dati ………………………………………………………. ……………………………………… ..19

3.3 Risultati e discussione ………………………………………… …………………………………………… 19

3.3.1 L'effetto del glicerolo e del sorbitolo sullo spettro di assorbimento a infrarossi dei film sottili HPMC ………………………………………………………………………………………………………………………………… .19 .19

3.3.2 L'effetto di glicerolo e sorbitolo sui modelli XRD dei film sottili HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ..20

3.3.3 Effetti del glicerolo e del sorbitolo sulle proprietà meccaniche dei film sottili HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3.3.4 Effetti di glicerolo e sorbitolo sulle proprietà ottiche dei film HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………… 22 22

3.3.5 L'influenza di glicerolo e sorbitolo sulla solubilità idrica dei film HPMC ………. 23

3.4 Riepilogo del capitolo ………………………………………… ……………………………………………………… ..24

Capitolo 4 Effetti degli agenti di reticolazione sui film di imballaggi idrici HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.1 Introduzione …………………………………………………………… ………………………………………………. 25

4.2 Sezione sperimentale …………………………………………… …………………………………………… 25 25

4.2.1 Materiali e strumenti sperimentali ……………………………………… …………… 25 25

4.2.2 Preparazione del campione ………………………………………… …………………………………………… ..26

4.2.3 Test di caratterizzazione e prestazioni …………………………………… .. ………… .26

4.2.4 Elaborazione dei dati …………………………………………………………. ……………………………………… ..26

4.3 Risultati e discussione …………………………………………………………… …………………………………… 27

4.3.1 Spettro di assorbimento a infrarossi di film sottili HPMC di glutaraldeide.

4.3.2 XRD Modelli di glutaraldeide HPMC Films HPMC sottili …………………………… ..27

4.3.3 L'effetto della glutaraldeide sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC ………………… ..28

4.3.4 L'effetto della glutaraldeide sulle proprietà meccaniche dei film sottili HPMC ... 29

4.3.5 L'effetto della glutaraldeide sulle proprietà ottiche dei film HPMC …………………… 29

4.4 Riepilogo del capitolo ………………………………………… ………………………………………… .. 30

CAPITOLO 5 Film di imballaggi idrici antiossidanti naturali HPMC ……………………… ..31

5.1 Introduzione …………………………………………………………… ……………………………………………………… 31

5.2 Sezione sperimentale ……………………………………………… ……………………………………………………… 31

5.2.1 Materiali sperimentali e strumenti sperimentali …………………………………………… 31

5.2.2 Preparazione del campione ……………………………………… …………………………………………………… .32

5.2.3 Test di caratterizzazione e prestazioni …………………………………… .. ………………………… 32

5.2.4 Elaborazione dei dati ……………………………………………………. …………………………………………………… 33

5.3 Risultati e analisi ………………………………………… ……………………………………………… …………… .33

5.3.1 Analisi Ft-IR ……………………………………… ………………………………………………… ………… 33

5.3.2 Analisi XRD ………………………………………… ………………………………………………… ……… ..34

5.3.3 Proprietà antiossidanti ………………………………………… …………………………………………………… 34

5.3.4 Solubilità dell'acqua ……………………………………… ………………………………………………… …………… .35

5.3.5 Proprietà meccaniche ………………………………………… ………………………………………………… ..36

5.3.6 Performance ottica …………………………………………… …………………………………………… 37

5.4 Riepilogo del capitolo ………………………………………… ………………………………………………… ……… .37

Capitolo 6 Conclusione …………………………………………………………. …………………………………… ..39

Riferimenti ………………………………………… ……………………………………………… ……………………………… 40

Risultati della ricerca durante gli studi di laurea ……………………………………… …………………………… ..44

Ringraziamenti ………………………………………… ……………………………………………… ……………… .46

CAPITOLO UNO INTRODUZIONE

Come nuovo materiale di imballaggio verde, il film di imballaggio idrico è stato ampiamente utilizzato nella confezione di vari prodotti in paesi stranieri (come Stati Uniti, Giappone, Francia, ecc.) [1]. Il film solubile in acqua, come suggerisce il nome, è un film di plastica che può essere sciolto in acqua. È realizzato con materiali polimerici solubili in acqua che possono dissolversi in acqua ed è preparato da un processo specifico per la formazione di film. Per le sue proprietà speciali, è molto adatto alle persone da imballare. Pertanto, sempre più ricercatori hanno iniziato a prestare attenzione ai requisiti di protezione e convenienza ambientale [2].

1.1 Film solubile in acqua

Al momento, i film solubili in acqua sono principalmente film solubili in acqua che utilizzano materiali a base di petrolio come alcool polivinilico e ossido di polietilene come materie prime e film solubili in acqua che utilizzano sostanze naturali come amido e proteine ​​come materie prime.

1.1.1 Film di alcool polivinilico (PVA)

Allo stato attuale, i film più utilizzati da acqua al mondo sono principalmente film PVA solubili in acqua. La PVA è un polimero in vinile che può essere utilizzato dai batteri come fonte di carbonio e fonte di energia e può essere scomposto sotto l'azione di batteri e enzimi [3]], che appartiene a una sorta di materiale polimerico biodegradabile a basso prezzo, eccellente resistenza all'olio, resistenza al solaio e proprietà della barriera del gas [4]. Il film PVA ha buone proprietà meccaniche, forte adattabilità e buona protezione ambientale. È stato ampiamente utilizzato e ha un alto grado di commercializzazione. È di gran lunga il film di imballaggio più ampiamente utilizzato e più grande sul mercato [5]. PVA ha una buona degradabilità e può essere scomposto dai microrganismi per generare CO2 e H2O nel suolo [6]. La maggior parte delle ricerche sui film solubili in acqua ora è quella di modificarli e mescolarli per ottenere migliori film solubili in acqua. Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] ha studiato la preparazione di un film di imballaggio solubile in acqua con PVA come materia prima principale e hanno determinato il rapporto di massa ottimale mediante esperimento ortogonale: amido ossidato (O-S-ST) 20%, gelatina 5%, glicerolo 16%, sodio dodecil solfati (SDS) 4%. Dopo l'essiccazione a microonde del film ottenuto, il tempo solubile in acqua in acqua a temperatura ambiente è 101S.

A giudicare dall'attuale situazione di ricerca, il film PVA è ampiamente utilizzato, a basso costo ed eccellente in varie proprietà. Attualmente è il materiale di imballaggio più perfetto solubile in acqua. Tuttavia, come materiale a base di petrolio, PVA è una risorsa non rinnovabile e il suo processo di produzione di materie prime può essere inquinata. Sebbene gli Stati Uniti, il Giappone e altri paesi lo abbiano elencato come sostanza non tossica, la sua sicurezza è ancora aperta alla discussione. Sia l'inalazione che l'ingestione sono dannosi per il corpo [8] e non può essere definita una chimica verde completa.

1.1.2 Film di ossido di polietilene (PEO)

L'ossido di polietilene, noto anche come ossido di polietilene, è un polimero termoplastico e solubile in acqua che può essere miscelato con acqua in qualsiasi rapporto a temperatura ambiente [9]. La formula strutturale di ossido di polietilene è H-(-OCH2CH2-) N-OH e la sua massa molecolare relativa influenzerà la sua struttura. Quando il peso molecolare è compreso tra 200 ~ 20000, si chiama polietilenglicole (PEG) e il peso molecolare è maggiore di 20.000 può essere chiamato ossido di polietilene (PEO) [10]. PEO è una polvere granulare a flusso bianco, che è facile da elaborare e forma. I film PEO vengono generalmente preparati aggiungendo plastificanti, stabilizzatori e riempitivi alle resine PEO attraverso l'elaborazione termoplastica [11].

PEO Film è un film solubile in acqua con una buona solubilità in acqua al momento, e anche le sue proprietà meccaniche sono buone, ma PEO ha proprietà relativamente stabili, condizioni di degradazione relativamente difficili e un lento processo di degradazione, che ha un certo impatto sull'ambiente e la maggior parte delle sue funzioni principali possono essere utilizzate. PVA Film Alternative [12]. Inoltre, PEO ha anche una certa tossicità, quindi raramente viene utilizzato nell'imballaggio del prodotto [13].

1.1.3 Film solubile a base di amido

L'amido è un polimero molecolare alto naturale e le sue molecole contengono un gran numero di gruppi idrossilici, quindi c'è una forte interazione tra le molecole di amido, quindi l'amido è difficile da sciogliere ed elaborare e la compatibilità dell'amido è scarsa ed è difficile interagire con altri polimeri. elaborati insieme [14,15]. La solubilità dell'acqua dell'amido è scarsa e ci vuole molto tempo per gonfiarsi in acqua fredda, quindi l'amido modificato, cioè l'amido solubile in acqua, viene spesso utilizzata per preparare film solubili in acqua. Generalmente, l'amido viene modificato chimicamente con metodi come esterificazione, eterificazione, innesto e reticolazione per cambiare la struttura originale dell'amido, migliorando così la solidibilità dell'acqua dell'amido [7,16].

Introdurre legami con etere nei gruppi di amido con mezzi chimici o usare forti ossidanti per distruggere la struttura molecolare intrinseca dell'amido per ottenere amido modificato con prestazioni migliori [17] e per ottenere l'amido solubile in acqua con migliori proprietà del film. Tuttavia, a bassa temperatura, il film di amido ha proprietà meccaniche estremamente scarse e scarsa trasparenza, quindi nella maggior parte dei casi, deve essere preparato fondendo con altri materiali come PVA e il valore d'uso effettivo non è elevato.

1.1.4 sottile a base d'acqua a base di proteine

La proteina è una sostanza macromolecolare naturale biologicamente attiva contenuta negli animali e nelle piante. Poiché la maggior parte delle sostanze proteiche sono insolubili in acqua a temperatura ambiente, è necessario risolvere la solubilità delle proteine ​​in acqua a temperatura ambiente per preparare i film solubili in acqua con le proteine ​​come materiali. Al fine di migliorare la solubilità delle proteine, devono essere modificate. I metodi di modifica chimica comuni includono deftaleminazione, ftaloamidazione, fosforilazione, ecc. [18]; L'effetto della modifica è quello di cambiare la struttura tissutale della proteina, aumentando così la solubilità, la gelatazione, le funzionalità come l'assorbimento e la stabilità dell'acqua soddisfano le esigenze di produzione e lavorazione. I film solubili in acqua a base di proteine ​​possono essere prodotti utilizzando rifiuti di prodotti agricoli e latte come la pelosità animale come materie prime o specializzandosi nella produzione di piante ad alto contenuto di proteine ​​per ottenere materie prime, senza la necessità di industria petrolchimica e i materiali sono rinnovabili e hanno un minor impatto sull'ambiente [19]. Tuttavia, i film solubili in acqua preparati dalla stessa proteina della matrice hanno basse proprietà meccaniche e bassa solubilità in acqua a bassa temperatura o temperatura ambiente, quindi il loro intervallo di applicazione è stretto.

Per riassumere, è di grande significato sviluppare un nuovo materiale per film di imballaggio idrico rinnovabile e solubile in acqua con eccellenti prestazioni per migliorare le carenze degli attuali film idrosolubili.

L'idrossipropil metil cellulosa (idrossipropil metil cellulosa, HPMC in breve) è un materiale polimerico naturale, non solo ricco di risorse, ma anche non tossico, innocuo, a basso costo, non competere con le persone per il cibo e un'abbondante risorsa rinnovabile in natura [20]. Ha una buona solubilità in acqua e proprietà che formano i film e ha le condizioni per la preparazione di film di imballaggio idrico.

1.2 idrossipropil metilcellulosa

L'idrossipropil metil cellulosa (idrossipropil metil cellulosa, HPMC in breve), anche abbreviato come ipromellosio, è ottenuto da cellulosa naturale attraverso il trattamento di alcalizzazione, modifica dell'eterificazione, reazione di neutralizzazione e processi di lavaggio e asciugatura. Un derivato della cellulosa solubile in acqua [21]. L'idrossipropil metilcellulosa ha le seguenti caratteristiche:

(1) fonti abbondanti e rinnovabili. La materia prima dell'idrossipropil metilcellulosa è la cellulosa naturale più abbondante sulla Terra, che appartiene a risorse rinnovabili organiche.

(2) ecologico e biodegradabile. L'idrossipropil metilcellulosio è non tossico e innocuo per il corpo umano e può essere usato in medicina e industrie alimentari.

(3) Ampia gamma di usi. Come materiale polimerico solubile in acqua, l'idrossipropil metilcellulosio ha una buona solubilità dell'acqua, dispersione, ispessimento, ritenzione idrica e proprietà di formazione del film e può essere ampiamente utilizzato in materiali da costruzione, tessuti, ecc., Cibo, sostanze chimiche quotidiane, rivestimenti ed elettronica e altri campi industriali [21].

1.2.1 Struttura dell'idrossipropil metilcellulosa

L'HPMC è ottenuto dalla cellulosa naturale dopo l'alcalizzazione e parte del suo poliidrossipropil etere e metil sono eredificati con ossido di propilene e metil cloruro. Il grado di sostituzione metilico HPMC commercializzato generale varia da 1,0 a 2,0 e il grado di sostituzione medio idrossipropilico varia da 0,1 a 1,0. La sua formula molecolare è mostrata nella Figura 1.1 [22]

A causa del forte legame idrogeno tra macromolecole di cellulosa naturale, è difficile dissolversi in acqua. La solubilità della cellulosa eterificata in acqua è significativamente migliorata perché i gruppi di etere vengono introdotti nella cellulosa eterificata, che distrugge i legami idrogeno tra molecole di cellulosa e ne aumenta la solubilità in acqua [23]]. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is a typical hydroxyalkyl alkyl mixed ether [21], its structural unit D-glucopyranose residue contains methoxy (-OCH3), hydroxypropoxy (-OCH2 CH-(CH3 ) n OH) and unreacted hydroxyl groups, the performance of cellulose mixed ethers is a comprehensive reflection of the coordination and contribution of each gruppo. -[OCH2CH (CH3)] N OH Il gruppo idrossilico alla fine del gruppo N è un gruppo attivo, che può essere ulteriormente alchilato e idrossialchlato, e la catena ramificata è più lunga, il che ha un certo effetto di plastificazione interno sulla catena macromolecolare; -Och3 è un gruppo di scappamento finale, il sito di reazione sarà inattivato dopo la sostituzione e appartiene a un gruppo idrofobo strutturato a corto-struttura [21]. I gruppi idrossilici sulla nuova catena di ramo e i gruppi idrossilici rimanenti sui residui di glucosio possono essere modificati dai gruppi di cui sopra, con conseguenti strutture estremamente complesse e proprietà regolabili all'interno di un determinato intervallo di energia [24].

1.2.2 Solubilità dell'acqua di idrossipropil metilcellulosa

L'idrossipropil metilcellulosa ha molte eccellenti proprietà grazie alla sua struttura unica, la più notevole di cui è la sua solubilità in acqua. Si gonfia in una soluzione colloidale in acqua fredda e la soluzione ha una certa attività superficiale, elevata trasparenza e prestazioni stabili [21]. L'idrossipropil metilcellulosio è in realtà un etere di cellulosa ottenuto dopo che la metilcellulosa viene modificata dall'eterificazione dell'ossido di propilene, quindi ha ancora le caratteristiche della solubilità in acque fredde e dell'insolubilità dell'acqua calda simili alla metilcellulosa [21] e la sua solubilità in acqua è stata migliorata. Il metil cellulosa deve essere posizionato da 0 a 5 ° C per 20-40 minuti per ottenere una soluzione di prodotto con buona trasparenza e viscosità stabile [25]. La soluzione del prodotto idrossipropil metilcellulosa deve essere solo a 20-25 ° C per ottenere una buona stabilità e una buona trasparenza [25]. Ad esempio, l'idrossipropil metilcellulosa polverizzato (forma granulare 0,2-0,5 mm) può essere facilmente sciolto in acqua a temperatura ambiente senza raffreddamento quando la viscosità della soluzione acquosa al 4% raggiunge 2000 centipoise a 20 ° C.

1.2.3 Proprietà che formano i film di idrossipropil metilcellulosa

La soluzione di idrossipropil metilcellulosio ha eccellenti proprietà formanti del film, che possono fornire buone condizioni per il rivestimento di preparati farmaceutici. Il film di rivestimento formato da esso è incolore, inodore, duro e trasparente [21].

Yan Yanzhong [26] ha usato un test ortogonale per studiare le proprietà che formano i film dell'idrossipropil metilcellulosa. Lo screening è stato effettuato a tre livelli con concentrazioni diverse e solventi diversi come fattori. I risultati hanno mostrato che l'aggiunta di al 10% di idrossipropil metilcellulosa in soluzione di etanolo al 50% aveva le migliori proprietà che formano i film e potrebbe essere usato come materiale che forma film per film di farmaci a rilascio prolungato.

1.1 Modifica di plasticalizzazione del film idrossipropil metilcellulosa

Come una risorsa rinnovabile naturale, il film preparato dalla cellulosa come materia prima ha una buona stabilità e processabilità ed è biodegradabile dopo essere stato scartato, il che è innocuo per l'ambiente. Tuttavia, i film di cellulosa non plasticizzati hanno una scarsa tenacia e la cellulosa può essere plastificata e modificata.

[27] hanno usato il trietil citrato e l'acetil tetrabutil citrato per plasticere e modificare il propionato di acetato di cellulosa. I risultati hanno mostrato che l'allungamento a rottura del film propionato di acetato di cellulosa è stata aumentata del 36% e del 50% quando la frazione di massa del trietil citrato e dell'acetil tetrabutil citrato era del 10%.

Luo Qiushui et al [28] hanno studiato gli effetti dei plastificanti glicerolo, acido stearico e glucosio sulle proprietà meccaniche delle membrane di metilcellulosa. I risultati hanno mostrato che il tasso di allungamento della membrana metil cellulosa era migliore quando il contenuto di glicerolo era dell'1,5%e il rapporto di allungamento della membrana metil cellulosa era migliore quando il contenuto di aggiunta di glucosio e acido stearico era dello 0,5%.

Il glicerolo è un liquido incolore, dolce, chiaro e viscoso con un sapore dolce caldo, comunemente noto come glicerina. Adatto all'analisi di soluzioni acquose, ammorbidi, plastificanti, ecc. Può essere sciolto con acqua in qualsiasi proporzione e la soluzione di glicerolo a bassa concentrazione può essere utilizzata come olio lubrificante per idratare la pelle. Sorbitolo, polvere igroscopica bianca o polvere cristallina, fiocchi o granuli, inodore. Ha le funzioni di assorbimento dell'umidità e ritenzione idrica. L'aggiunta di un po 'nella produzione di gomme da masticare e caramelle può mantenere il cibo morbido, migliorare l'organizzazione e ridurre l'indurimento e svolgere il ruolo della sabbia. Glicerolo e sorbitolo sono entrambe sostanze solubili in acqua, che possono essere miscelate con eteri di cellulosa solubili in acqua [23]. Possono essere usati come plastificanti per la cellulosa. Dopo l'aggiunta, possono migliorare la flessibilità e l'allungamento durante la rottura dei film di cellulosa. [29]. In generale, la concentrazione della soluzione è del 2-5% e la quantità di plastificante è del 10-20% dell'etere di cellulosa. Se il contenuto di plastificante è troppo elevato, il fenomeno di restringimento della disidratazione colloide si verificherà ad alta temperatura [30].

1.2 Modifica reticolare del film di idrossipropil metilcellulosa

Il film solubile in acqua ha una buona solubilità in acqua, ma non si prevede che si dissolverà rapidamente se usato in alcune occasioni, come i sacchetti di imballaggio dei semi. I semi sono avvolti da un film solubile in acqua, che può aumentare il tasso di sopravvivenza dei semi. In questo momento, al fine di proteggere i semi, non si prevede che il film si dissolverà rapidamente, ma il film dovrebbe prima riprodurre un certo effetto di recupero dell'acqua sui semi. Pertanto, è necessario prolungare il tempo solubile in acqua del film. [21].

Il motivo per cui l'idrossipropil metilcellulosa ha una buona solubilità in acqua è che esiste un gran numero di gruppi idrossilici nella sua struttura molecolare, e questi gruppi idrossile possono sottoporsi a reazione di reticolazione con aldeidi per ridurre l'idrossipropil-metilcellulosio Film di idrossipropil metilcellulosa e reazione reticolare tra gruppi idrossilici e aldeidi genereranno molti legami chimici, che possono anche migliorare le proprietà meccaniche del film in una certa misura. Le aldeidi reticolate con idrossipropil metilcellulosa includono glutaraldeide, glixal, formaldeide, ecc. Tra questi, la glutaraldeide ha due gruppi di aldeide e la reazione di legatura è veloce e la glutaraldeide è un disinfettante comunemente usato. È relativamente sicuro, quindi la glutaraldeide viene generalmente usata come agente reticolare per gli eteri. La quantità di questo tipo di agente di reticolazione nella soluzione è generalmente dal 7 al 10% del peso dell'etere. La temperatura del trattamento è di circa 0 a 30 ° C e il tempo è di 1 ~ 120 minuti [31]. La reazione di reticolazione deve essere eseguita in condizioni acide. Innanzitutto, alla soluzione viene aggiunto un acido forte inorganico o acido carbossilico organico per regolare il pH della soluzione a circa 4-6, quindi vengono aggiunte aldeidi per eseguire la reazione di reticolazione [32]. Gli acidi utilizzati includono HCl, H2SO4, acido acetico, acido citrico e simili. L'acido e l'aldeide possono anche essere aggiunti contemporaneamente per far sì che la soluzione effettuasse la reazione di reticolazione nell'intervallo di pH desiderato [33].

1.3 Proprietà antiossidanti dei film di idrossipropil metilcellulosa

L'idrossipropil metilcellulosio è ricco di risorse, facile da formare film e ha un buon effetto di mantenimento. Come conservante alimentare, ha un grande potenziale di sviluppo [34-36].

Zhuang Rongyu [37] ha usato il film commestibile idrossipropil metilcellulosa (HPMC), lo ha ricoperto di pomodoro e quindi lo ha conservato a 20 ° C per 18 giorni per studiare il suo effetto sulla fermezza e sul colore del pomodoro. I risultati mostrano che la durezza del pomodoro con rivestimento HPMC è superiore a quella senza rivestimento. È stato anche dimostrato che il film commestibile HPMC poteva ritardare il cambio di colore dei pomodori dal rosse a rosso se conservata a 20 ℃.

[38] hanno studiato gli effetti del trattamento di rivestimento di idrossipropil metilcellulosa (HPMC) sulla qualità, la sintesi di antociani e l'attività antiossidante del frutto "Wuzhong" Bayberry durante la conservazione a freddo. I risultati hanno mostrato che le prestazioni anti-ossidazione di Bayberry trattate con film HPMC sono state migliorate e che il tasso di decadimento durante lo stoccaggio è stato ridotto e l'effetto del film HPMC al 5% è stato il migliore.

Wang Kaikai et al. [39] ha usato il frutto "Wuzhong" Bayberry come materiale di prova per studiare l'effetto del rivestimento idrossipropil metilcellulosio (HPMC) con la qualità e le proprietà antiossidanti del frutto di baia da postharvest durante lo stoccaggio a 1 ℃. Effetto dell'attività. I risultati hanno mostrato che il frutto Bayberry ricoperto di riboflavina-composito HPMC era più efficace del rivestimento a riboflavina o HPMC, riducendo efficacemente il tasso di decadimento del frutto Bayberry durante lo stoccaggio, prolungando così il periodo di conservazione del frutto.

Negli ultimi anni, le persone hanno requisiti sempre più elevati per la sicurezza alimentare. I ricercatori in patria e all'estero hanno gradualmente spostato il loro focus di ricerca dagli additivi alimentari ai materiali di imballaggio. Aggiungendo o spruzzando antiossidanti in materiali di imballaggio, possono ridurre l'ossidazione degli alimenti. L'effetto del tasso di decadimento [40]. Gli antiossidanti naturali sono stati ampiamente preoccupati a causa della loro alta sicurezza e buoni effetti sulla salute sul corpo umano [40,41].

L'antiossidante delle foglie di bambù (AOB in breve) è un antiossidante naturale con un unico profumo naturale di bambù e una buona solubilità in acqua. È stato elencato nello standard nazionale GB2760 ed è stato approvato dal Ministero della Salute come antiossidante per il cibo naturale. Può anche essere usato come additivo alimentare per prodotti a base di carne, prodotti acquatici e cibo gonfio [42].

Sun Lina ecc. [42] Ha esaminato i componenti e le proprietà principali degli antiossidanti delle foglie di bambù e ha introdotto l'applicazione di antiossidanti delle foglie di bambù negli alimenti. Aggiungendo lo 0,03% di AOB alla maionese fresca, l'effetto antiossidante è il più ovvio in questo momento. Rispetto alla stessa quantità di antiossidanti di polifenoli di tè, il suo effetto antiossidante è ovviamente migliore di quello dei polifenoli del tè; L'aggiunta del 150% alla birra a Mg/L, le proprietà antiossidanti e la stabilità di stoccaggio della birra sono significativamente aumentate e la birra ha una buona compatibilità con il corpo del vino. Garanziando la qualità originale del corpo del vino, aumenta anche l'aroma e il sapore morbido delle foglie di bambù [43].

In sintesi, l'idrossipropil metilcellulosa ha buone proprietà formanti e prestazioni eccellenti. È anche un materiale verde e degradabile, che può essere utilizzato come film di imballaggio nel campo della confezione [44-48]. Glicerolo e sorbitolo sono entrambi plastificanti solubili in acqua. L'aggiunta di glicerolo o sorbitolo alla soluzione di formazione del film di cellulosa può migliorare la tenacità del film di idrossipropil metilcellulosa, aumentando così l'allungamento durante la pausa del film [49-51]. La glutaraldeide è un disinfettante comunemente usato. Rispetto ad altre aldeidi, è relativamente sicuro e ha un gruppo dialdeide nella molecola e la velocità di reticolazione è relativamente veloce. Può essere usato come modifica reticolare del film di idrossipropil metilcellulosa. Può regolare la solubilità dell'acqua del film, in modo che il film possa essere usato in più occasioni [52-55]. L'aggiunta di antiossidanti a foglie di bambù al film idrossipropil -metilcellulosa per migliorare le proprietà antiossidanti del film idrossipropil -metilcellulosa ed espandere la sua applicazione negli imballaggi alimentari.

1.4 Proposta dell'argomento

Dall'attuale situazione di ricerca, i film solubili in acqua sono composti principalmente da film PVA, film PEO, film idrici a base di amido e a base di proteine. Come materiale a base di petrolio, PVA e PEO sono risorse non rinnovabili e il processo di produzione delle loro materie prime può essere inquinato. Sebbene gli Stati Uniti, il Giappone e altri paesi lo abbiano elencato come sostanza non tossica, la sua sicurezza è ancora aperta alla discussione. Sia l'inalazione che l'ingestione sono dannosi per il corpo [8] e non può essere definita una chimica verde completa. Il processo di produzione di materiali idrici a base di amido e a base di proteine ​​è sostanzialmente innocuo e il prodotto è sicuro, ma hanno gli svantaggi della formazione di film rigidi, a basso allungamento e facili rotture. Pertanto, nella maggior parte dei casi, devono essere preparati mescolando con altri materiali come PVA. Il valore d'uso non è elevato. Pertanto, è di grande significato sviluppare un nuovo materiale per film di imballaggio idrico rinnovabile e solubile in acqua con eccellenti performance per migliorare i difetti dell'attuale film solubile in acqua.

L'idrossipropil metilcellulosa è un materiale polimerico naturale, che non è solo ricco di risorse, ma anche rinnovabile. Ha una buona solubilità in acqua e proprietà che formano i film e ha le condizioni per la preparazione di film di imballaggio idrico. Pertanto, questo documento intende preparare un nuovo tipo di film di imballaggio solubile in acqua con idrossipropil metilcellulosa come materia prima e ottimizzare sistematicamente le sue condizioni di preparazione e il rapporto e aggiungere plastificanti adeguati (glicerolo e sorbitolo). ), agente di reticolazione (glutaraldeide), antiossidante (antiossidante foglia di bambù) e migliora le loro proprietà, al fine di preparare il gruppo idrossipropilico con migliori proprietà complete come proprietà meccaniche, proprietà ottiche, solubilità idrica e proprietà antioxidanti. Il film di imballaggio idrico di metilcellulosa è di grande significato per la sua applicazione come materiale per film di imballaggio solubile in acqua.

1.5 Contenuto di ricerca

Il contenuto della ricerca è il seguente:

1) Il film di imballaggio idrico HPMC è stato preparato mediante metodo di formazione del film di soluzione di soluzione e le proprietà del film sono state analizzate per studiare l'influenza della concentrazione del liquido che formula film HPMC e la temperatura di formazione del film sull'esibizione del film di imballaggi ad acqua HPMC.

2) Studiare gli effetti dei plastificanti di glicerolo e sorbitolo sulle proprietà meccaniche, sulla solubilità dell'acqua e sulle proprietà ottiche dei film di imballaggio idrico HPMC.

3) Studiare l'effetto dell'agente di reticolazione della glutaraldeide sulla solubilità dell'acqua, sulle proprietà meccaniche e sulle proprietà ottiche dei film di imballaggio idrico HPMC.

4) Preparazione del film di imballaggio idrico AOB/HPMC. Sono stati studiati la resistenza all'ossidazione, la solubilità dell'acqua, le proprietà meccaniche e le proprietà ottiche dei film sottili AOB/HPMC.

Capitolo 2 Preparazione e proprietà del film di imballaggio idrossipropil metil cellulosa solubile in acqua

2.1 Introduzione

L'idrossipropil metilcellulosa è un derivato naturale di cellulosa. È non tossico, non inquinante, rinnovabile, chimicamente stabile e ha una buona solubilità in acqua e proprietà che formano i film. È un potenziale materiale per film di imballaggio idroelettrico.

Questo capitolo utilizzerà l'idrossipropil metilcellulosa come materia prima per preparare la soluzione di idrossipropil metilcellulosa con una frazione di massa dal 2% al 6%, preparare il film di pacchetti di imballaggio solubile in soluzione e studiare gli effetti liquidi che formano il film della concentrazione e della temperatura di formato film sulle proprietà meccaniche, opticali e di solubilizzazione dell'acqua. Le proprietà cristalline del film sono state caratterizzate dalla diffrazione dei raggi X e la resistenza alla trazione, l'allungamento a rottura, la trasmittanza della luce e la foschia del film di imballaggio idrossipropil-metilcellulosa sono state analizzate mediante test di trazione, test ottica e grado di test della solubilità dell'acqua e solubilità idrica.

2.2 Dipartimento sperimentale

2.2.1 Materiali e strumenti sperimentali

2.2.2 Preparazione del campione

1) Pesa: pesare una certa quantità di idrossipropil metilcellulosa con un equilibrio elettronico.

2) Dissoluzione: aggiungere l'idrossipropil metilcellulosa pesato all'acqua deionizzata preparata, mescolare a temperatura e pressione normali fino a quando non è completamente sciolto, e quindi lascialo resistere a un certo periodo di tempo (defoaming) per ottenere una certa concentrazione di composizione. Fluido a membrana. Formulato al 2%, 3%, 4%, 5%e 6%.

3) Formazione del film: ① Preparazione di film con diverse concentrazioni di forming: iniettare soluzioni di formazione di film HPMC di diverse concentrazioni in piatti di petri di vetro per lanciare film e posizionarli in un forno ad asciugatura a 40 ~ 50 ° C per asciugare e formare pellicole. Viene preparato un film di imballaggio idrossipropil metilcellulosa solubile in acqua con uno spessore di 25-50 μm e il film viene staccato e collocato in una scatola di asciugatura per l'uso. ② Preparazione di film sottili a diverse temperature che formano i film (temperature durante l'essiccazione e la formazione del film): iniettare la soluzione di formazione del film con una concentrazione di HPMC al 5% in un piatto di Petri di vetro e film a fusione a diverse temperature (30 ~ 70 ° C) il film è stato asciugato in un forno ad essicco di aria forzata. È stato preparato il film di imballaggio idrossipropil metilcellulosa solubile in acqua con uno spessore di circa 45 μm e il film è stato staccato e collocato in una scatola di asciugatura per l'uso. Il film di imballaggio idrossipropil-metilcellulosio idrossipropil-metilcellulosa è definito in breve tempo come film HPMC.

2.2.3 Caratterizzazione e misurazione delle prestazioni

2.2.3.1 Analisi di diffrazione di raggi X ad angolo ampio (XRD)

La diffrazione di raggi X ad angolo largo (XRD) analizza lo stato cristallino di una sostanza a livello molecolare. Per la determinazione è stato utilizzato il diffrattometro a raggi X di tipo ARL/Xtra prodotto dalla Thermo Arl Company in Svizzera. Condizioni di misurazione: la sorgente a raggi X era una linea Cu-Kα filtrata in nichel (40KV, 40Ma). L'angolo di scansione va da 0 ° a 80 ° (2θ). Velocità di scansione 6 °/min.

2.2.3.2 Proprietà meccaniche

La resistenza alla trazione e l'allungamento in pausa del film sono usati come criteri per giudicare le sue proprietà meccaniche e la resistenza alla trazione (resistenza alla trazione) si riferisce allo stress quando il film produce la massima deformazione plastica uniforme e l'unità è MPA. L'allungamento a rottura (rompere l'allungamento) si riferisce al rapporto tra l'allungamento quando il film è rotto alla lunghezza originale, espressa in %. Utilizzando la macchina per test di trazione universale elettronica di tipo Instron (5943) di attrezzatura di test Instron (Shanghai), secondo il metodo di prova GB13022-92 per le proprietà di trazione dei film plastici, test a 25 ° C, condizioni di Rh del 50%, selezionare campioni con spessore uniforme e superficie pulita senza impurità.

2.2.3.3 Proprietà ottiche

Le proprietà ottiche sono un importante indicatore della trasparenza dei film di imballaggio, tra cui la trasmittanza e la foschia del film. La trasmittanza e la foschia dei film sono state misurate utilizzando un tester di foschia di trasmissione. Scegli un campione di prova con una superficie pulita e senza pieghe, posizionalo delicatamente sul supporto di prova, fissalo con una mano di aspirazione e misura la trasmittanza della luce e la foschia del film a temperatura ambiente (25 ° C e 50%di RH). Il campione viene testato 3 volte e il valore medio viene preso.

2.2.3.4 Solubilità dell'acqua

Taglia un film da 30 mm × 30 mm con uno spessore di circa 45 μm, aggiungi 100 ml di acqua a un becher da 200 ml, posiziona il film al centro della superficie dell'acqua fissa e misura il tempo che il film scompari completamente [56]. Ogni campione è stato misurato 3 volte e il valore medio è stato preso e l'unità era min.

2.2.4 Elaborazione dei dati

I dati sperimentali sono stati elaborati da Excel e tracciati dal software di origine.

2.3 Risultati e discussione

2.3.1.1 Modelli XRD di film sottili HPMC in diverse concentrazioni di soluzione di formazione di film

Fig.2.1 XRD di film HPMC con diversi contenuti di HP

La diffrazione di raggi X angolare è l'analisi dello stato cristallino delle sostanze a livello molecolare. La Figura 2.1 è il modello di diffrazione XRD dei film sottili HPMC in diverse concentrazioni di soluzione di formazione di film. Esistono due picchi di diffrazione [57-59] (vicino a 9,5 ° e 20,4 °) nel film HPMC nella figura. Dalla figura si può vedere che con l'aumento della concentrazione di HPMC, i picchi di diffrazione del film HPMC intorno a 9,5 ° e 20,4 ° vengono prima migliorati. E poi indebolito, il grado di disposizione molecolare (disposizione ordinata) prima è aumentato e quindi diminuito. Quando la concentrazione è del 5%, la disposizione ordinata delle molecole HPMC è ottimale. La ragione del fenomeno di cui sopra può essere che con l'aumento della concentrazione di HPMC, aumenta il numero di nuclei di cristalli nella soluzione di formazione del film, rendendo così la disposizione molecolare HPM più regolare. Quando la concentrazione di HPMC supera il 5%, il picco di diffrazione XRD del film si indebolisce. Dal punto di vista della disposizione della catena molecolare, quando la concentrazione di HPMC è troppo grande, la viscosità della soluzione di formazione del film è troppo elevata, rendendo difficile la riduzione delle catene molecolari e non può essere disposta in tempo, causando così il grado di ordinazione delle film HPMC diminuita.

2.3.1.2 Proprietà meccaniche dei film sottili HPMC in diverse concentrazioni di soluzione di formazione di film.

La resistenza alla trazione e l'allungamento in pausa del film sono usati come criteri per giudicare le sue proprietà meccaniche e la resistenza alla trazione si riferisce allo stress quando il film produce la massima deformazione plastica uniforme. L'allungamento a pausa è il rapporto tra spostamento e lunghezza originale del film in pausa. La misurazione delle proprietà meccaniche del film può giudicare la sua applicazione in alcuni campi.

Fig.2.2 L'effetto del diverso contenuto di HPMC sulle proprietà meccaniche dei film HPMC

Dalla Fig. 2.2, la tendenza mutevole della resistenza alla trazione e dell'allungamento durante la rottura del film HPMC sotto diverse concentrazioni di soluzione di formazione cinematografica, si può vedere che la resistenza alla trazione e l'allungamento durante la rottura del film HPMC sono aumentate per primo con l'aumento della concentrazione della soluzione di formato film HPMC. Quando la concentrazione di soluzione è del 5%, le proprietà meccaniche dei film HPMC sono migliori. Questo perché quando la concentrazione liquida che forma il film è bassa, la viscosità della soluzione è bassa, l'interazione tra le catene molecolari è relativamente debole e le molecole non possono essere disposte in modo ordinato, quindi la capacità di cristallizzazione del film è bassa e le sue proprietà meccaniche sono scarse; Quando la concentrazione di liquido che forma il film è del 5 %, le proprietà meccaniche raggiungono il valore ottimale; Man mano che la concentrazione del liquido che forma film continua ad aumentare, il casting e la diffusione della soluzione diventano più difficili, con conseguente spessore irregolare del film HPMC ottenuto e più difetti di superficie [60], con conseguente diminuzione delle proprietà meccaniche dei film HPMC. Pertanto, la concentrazione di soluzione di formazione del film HPMC al 5% è la più adatta. Anche la performance del film ottenuto è migliore.

2.3.1.3 Proprietà ottiche dei film sottili HPMC in diverse concentrazioni di soluzione che formano i film

Nei film di imballaggio, la trasmittanza della luce e la foschia sono parametri importanti che indicano la trasparenza del film. La Figura 2.3 mostra le mutevoli tendenze della trasmittanza e della foschia dei film HPMC in diverse concentrazioni di liquidi che formano i film. Dalla figura si può vedere che con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film HPMC, la trasmittanza del film HPMC è gradualmente diminuita e la foschia è aumentata significativamente con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film.

Fig.2.3 L'effetto del diverso contenuto di HPMC sulla proprietà ottica dei film HPMC

Ci sono due motivi principali: in primo luogo, dal punto di vista della concentrazione numerica della fase dispersa, quando la concentrazione è bassa, la concentrazione di numeri ha un effetto dominante sulle proprietà ottiche del materiale [61]. Pertanto, con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film HPMC, le densità del film sono ridotte. La trasmittanza della luce è diminuita significativamente e la foschia è aumentata in modo significativo. In secondo luogo, dall'analisi del processo di realizzazione del cinema, potrebbe essere dovuto al fatto che il film è stato realizzato dal metodo di formazione del film di soluzione. L'aumento della difficoltà dell'allungamento porta alla diminuzione della levigatezza della superficie del film e alla diminuzione delle proprietà ottiche del film HPMC.

2.3.1.4 Solubilità dell'acqua dei film sottili HPMC in diverse concentrazioni di liquidi che formano i film

La solubilità idrica dei film solubili in acqua è correlata alla loro concentrazione di forming. Taglia i film da 30 mm × 30 mm realizzati con diverse concentrazioni di formazione di film e segna il film con "+" per misurare il tempo in cui il film scomparirà completamente. Se il film si avvolge o si attacca alle pareti del becher, ripetere il test. La Figura 2.4 è il diagramma di tendenza della solubilità dell'acqua dei film HPMC in diverse concentrazioni di liquidi che formano i film. Dalla figura si può vedere che con l'aumento della concentrazione di liquidi che formano i film, il tempo solubile in acqua dei film di HPMC si allontana, indicando che la solubilità dell'acqua dei film HPMC diminuisce. Si ipotizza che la ragione possa essere che con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film HPMC, la viscosità della soluzione aumenta e la forza intermolecolare si rafforza dopo la gelificazione, con conseguente indebolimento della diffusività del film HPMC in acqua e la diminuzione della solubilità dell'acqua.

Fig.2.4 L'effetto del diverso contenuto di HPMC sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC

2.3.2 Effetto della temperatura di formazione del film sui film sottili HPMC

2.3.2.1 Modelli XRD di film sottili HPMC a diverse temperature di formazione del film

Fig.2.5 XRD di film HPMC sotto diversa temperatura di formazione del film

La Figura 2.5 mostra i motivi XRD dei film sottili HPMC a diverse temperature di formazione del film. Per il film HPMC sono stati analizzati due picchi di diffrazione a 9,5 ° e 20,4 °. Dal punto di vista dell'intensità dei picchi di diffrazione, con l'aumento della temperatura di formazione del film, i picchi di diffrazione nei due luoghi prima sono aumentati e poi indeboliti, e la capacità di cristallizzazione prima è aumentata e poi diminuita. Quando la temperatura di formazione del film era di 50 ° C, la disposizione ordinata delle molecole HPMC dal punto di vista dell'effetto della temperatura sulla nucleazione omogenea, quando la temperatura è bassa, la viscosità della soluzione è elevata, il tasso di crescita dei nuclei di cristallo è piccolo e la cristallizzazione è difficile; Quando la temperatura di formazione del film aumenta gradualmente, il tasso di nucleazione aumenta, il movimento della catena molecolare viene accelerato, la catena molecolare viene facilmente disposta attorno al nucleo cristallino in modo ordinato ed è più facile formare la cristallizzazione, quindi la cristallizzazione raggiungerà il valore massimo a una certa temperatura; Se la temperatura di formazione del film è troppo alta, il movimento molecolare è troppo violento, la formazione del nucleo cristallino è difficile e la formazione dell'efficienza nucleare è bassa ed è difficile formare cristalli [62,63]. Pertanto, la cristallinità dei film HPMC aumenta prima e quindi diminuisce con l'aumento della temperatura di formazione del film.

2.3.2.2 Proprietà meccaniche dei film sottili HPMC a diverse temperature di formazione del film

Il cambiamento della temperatura di formazione del film avrà un certo grado di influenza sulle proprietà meccaniche del film. La Figura 2.6 mostra la tendenza mutevole della resistenza alla trazione e dell'allungamento a rottura dei film HPMC a diverse temperature che formano il film. Allo stesso tempo, ha mostrato una tendenza all'aumento prima e poi in diminuzione. Quando la temperatura di formazione del film era di 50 ° C, la resistenza alla trazione e l'allungamento in rotta del film HPMC hanno raggiunto i valori massimi, che erano rispettivamente di 116 MPa e 32%.

Fig.2.6 L'effetto della temperatura di formazione del film sulle proprietà meccaniche dei film HPMC

Dal punto di vista della disposizione molecolare, maggiore è la disposizione ordinata delle molecole, migliore è la resistenza alla trazione [64]. Dalla Fig. 2.5 XRD Modelli di film HPMC a diverse temperature di formazione del film, si può vedere che con l'aumento della temperatura di formazione del film, la disposizione ordinata delle molecole HPMC aumenta prima e quindi diminuisce. Quando la temperatura di formazione del film è di 50 ° C, il grado di disposizione ordinata è il più grande, quindi la resistenza alla trazione dei film HPMC aumenta prima e quindi diminuisce con l'aumento della temperatura di formazione del film e il valore massimo appare alla temperatura di formazione del film di 50 ℃. L'allungamento in pausa mostra una tendenza all'aumento prima e poi in diminuzione. Il motivo potrebbe essere che con l'aumento della temperatura, la disposizione ordinata delle molecole aumenta prima e quindi diminuisce e la struttura cristallina formata nella matrice polimerica viene dispersa nella matrice polimerica non irristallizzata. Nella matrice, si forma una struttura fisica reticolata, che svolge un certo ruolo nell'intensa [65], promuovendo così l'allungamento durante la pausa del film HPMC per apparire un picco alla temperatura di formazione del film di 50 ° C.

2.3.2.3 Proprietà ottiche dei film HPMC a diverse temperature di formazione del film

La Figura 2.7 è la curva di cambiamento delle proprietà ottiche dei film HPMC a diverse temperature che formano il film. Dalla figura si può vedere che con l'aumento della temperatura di formazione del film, la trasmittanza del film HPMC aumenta gradualmente, la foschia diminuisce gradualmente e le proprietà ottiche del film HPMC diventano gradualmente migliori.

Fig.2.7 L'effetto della temperatura di formazione del film sulla proprietà ottica di HPMC

Secondo l'influenza della temperatura e delle molecole d'acqua sul film [66], quando la temperatura è bassa, esistono molecole d'acqua in HPMC sotto forma di acqua legata, ma questa acqua legata volatilizzerà gradualmente e HPMC è in uno stato di vetro. La volatilizzazione del film forma fori in HPMC e quindi la dispersione si forma nei fori dopo l'irradiazione della luce [67], quindi la trasmittanza della luce del film è bassa e la foschia è alta; All'aumentare della temperatura, i segmenti molecolari di HPMC iniziano a muoversi, i fori formati dopo che la volatilizzazione dell'acqua viene riempita, i fori diminuiscono gradualmente, il grado di scattering della luce ai fori diminuisce e la trasmittanza aumenta [68], quindi la trasmittanza della luce aumenta e diminuisce.

2.3.2.4 Solubilità dell'acqua dei film HPMC a diverse temperature di formazione

La Figura 2.8 mostra le curve di solubilità dell'acqua dei film HPMC a diverse temperature di formazione del film. Dalla figura si può vedere che il tempo di solubilità dell'acqua dei film HPMC aumenta con l'aumento della temperatura di formazione del film, cioè la solubilità idrica dei film HPMC peggiora. Con l'aumento della temperatura di formazione del film, il tasso di evaporazione delle molecole d'acqua e il tasso di gelificazione sono accelerati, il movimento delle catene molecolari viene accelerato, la spaziatura molecolare è ridotta e la disposizione molecolare sulla superficie del film è più densa, il che rende più difficile per le molecole d'acqua tra le molecole HPMC. Anche la solubilità dell'acqua è ridotta.

Fig.2.8 L'effetto della temperatura di formazione del film sulla solubilità dell'acqua del film HPMC

2.4 Riepilogo di questo capitolo

In questo capitolo, l'idrossipropil metilcellulosa è stato usato come materia prima per preparare il film di imballaggio idrico HPMC mediante metodo di formazione del film di soluzione. La cristallinità del film HPMC è stata analizzata dalla diffrazione XRD; Le proprietà meccaniche della pellicola di imballaggio solubile in acqua HPMC sono state testate e analizzate da una macchina di test di trazione universale microelettronica e le proprietà ottiche del film HPMC sono state analizzate da un tester foschia di trasmissione leggera. Il tempo di dissoluzione in acqua (tempo di solubilità dell'acqua) viene utilizzato per analizzare la sua solubilità in acqua. Le seguenti conclusioni sono tratte dalla ricerca di cui sopra:

1) Le proprietà meccaniche dei film di HPMC sono prima aumentate e poi sono diminuite con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film e prima sono aumentate e poi sono diminuite con l'aumento della temperatura di formazione del film. Quando la concentrazione della soluzione di formazione del film HPMC era del 5% e la temperatura di formazione del film era di 50 ° C, le proprietà meccaniche del film sono buone. In questo momento, la resistenza alla trazione è di circa 116 MPA e l'allungamento in pausa è di circa il 31%;

2) le proprietà ottiche dei film HPMC diminuiscono con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film e aumenta gradualmente con l'aumento della temperatura di formazione del film; Considera in modo completo che la concentrazione della soluzione di formazione del film non dovrebbe superare il 5%e la temperatura di formazione del film non dovrebbe superare i 50 ° C

3) La solubilità idrica dei film di HPMC ha mostrato una tendenza verso il basso con l'aumento della concentrazione della soluzione di formazione del film e l'aumento della temperatura di formazione del film. Quando sono state utilizzate la concentrazione di soluzione di formazione del film HPMC al 5% e la temperatura di formazione del film di 50 ° C, il tempo di dissoluzione dell'acqua del film era di 55 minuti.

Capitolo 3 Effetti dei plastificanti sui film di imballaggi idrici HPMC

3.1 Introduzione

Come un nuovo tipo di materiale polimerico naturale HPMC Soffolboli di imballaggi idrici ha una buona prospettiva di sviluppo. L'idrossipropil metilcellulosa è un derivato naturale di cellulosa. È non tossico, non inquinante, rinnovabile, chimicamente stabile e ha buone proprietà. Acqua e formazione da film, è un potenziale materiale per film di imballaggio solubile in acqua.

Il capitolo precedente ha discusso della preparazione del film di imballaggio idrico di HPMC utilizzando l'idrossipropil metilcellulosa come materia prima mediante metodo di formazione di acqua di soluzione del film che forma il film che forma il film e la temperatura di formazione del film sul film di imballaggio idrossipropil-metilcellulosa. Impatto sulle prestazioni. I risultati mostrano che la resistenza alla trazione del film è di circa 116 MPA e l'allungamento in pausa è del 31% nelle condizioni ottimale di concentrazione e processo. La tenacità di tali film è scarsa in alcune applicazioni e necessita di ulteriori miglioramenti.

In questo capitolo, l'idrossipropil metilcellulosa è ancora usato come materia prima e il film di imballaggio solubile in acqua viene preparato mediante metodo di formazione del film di soluzione. , allungamento a rottura), proprietà ottiche (trasmittanza, foschia) e solubilità dell'acqua.

3.2 Dipartimento sperimentale

3.2.1 Materiali e strumenti sperimentali

Tabella 3.1 Materiali e specifiche sperimentali

Tabella 3.2 Strumenti e specifiche sperimentali

3.2.2 Preparazione del campione

1) Pesa: pesare una certa quantità di idrossipropil metilcellulosa (5%) e sorbitolo (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) con un equilibrio elettronico e utilizzare una siringa per misurare l'alcol di glicerolo (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45).

2) Dissoluzione: aggiungere l'idrossipropil metilcellulosa pesato nell'acqua deionizzata preparata, mescolare a temperatura e pressione normali fino a quando non è completamente sciolto, quindi aggiungi il glicerolo o il sorbitolo rispettivamente in diverse frazioni di massa. Nella soluzione idrossipropil-metilcellulosa, mescolare per un periodo di tempo per renderlo uniformemente miscelato e lasciarlo resistere a 5 minuti (defoaming) per ottenere una certa concentrazione di liquido che forma film.

3) Realizzazione del film: iniettare il liquido che forma il film in una piastra di Petri di vetro e lanciarlo per formare un film, lasciarlo in piedi per un certo periodo di tempo per realizzarlo gel, e poi metterlo in un forno ad asciugatura per asciugare e formare un film per realizzare un film con uno spessore di 45 μm. Dopo che il film è stato inserito in una scatola di asciugatura per l'uso.

3.2.3 Caratterizzazione e test delle prestazioni

3.2.3.3.1 Analisi di spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FT-IR)

La spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FTIR) è un metodo potente per caratterizzare i gruppi funzionali contenuti nella struttura molecolare e per identificare i gruppi funzionali. Lo spettro di assorbimento a infrarossi del film di imballaggio HPMC è stato misurato utilizzando uno spettrometro a infrarossi di trasformata di Fourier Nicolet 5700 prodotto da Thermoelectric Corporation. Il metodo del film sottile è stato utilizzato in questo esperimento, l'intervallo di scansione era di 500-4000 cm-1 e il numero di scansione era di 32. I film di campionamento sono stati essiccati in un forno di asciugatura a 50 ° C per 24 ore per la spettroscopia a infrarossi.

3.2.3.2 Analisi della diffrazione dei raggi X ad angolo ad angolo (XRD): uguale a 2.2.3.1

3.2.3.3 Determinazione delle proprietà meccaniche

La resistenza alla trazione e l'allungamento durante la pausa del film sono usati come parametri per giudicare le sue proprietà meccaniche. L'allungamento a pausa è il rapporto tra spostamento e lunghezza originale quando il film è rotto, in %. Utilizzando la macchina di prova di trazione universale elettronica in miniatura Instron (Shanghai), in conformità con il metodo di test GB13022-92 per le proprietà di trazione dei film plastici, sono test a 25 ° C, condizioni di RH del 50%, selezionare campioni con spessore uniforme e superficie pulita senza impurità.

3.2.3.4 Determinazione delle proprietà ottiche: uguale a 2.2.3.3

3.2.3.5 Determinazione della solubilità dell'acqua

Taglia un film da 30 mm × 30 mm con uno spessore di circa 45 μm, aggiungi 100 ml di acqua a un becher da 200 ml, posiziona il film al centro della superficie dell'acqua fissa e misura il tempo che il film scompari completamente [56]. Ogni campione è stato misurato 3 volte e il valore medio è stato preso e l'unità era min.

3.2.4 Elaborazione dei dati

I dati sperimentali sono stati elaborati da Excel e il grafico è stato disegnato dal software di origine.

3.3 Risultati e discussione

3.3.1 Effetti di glicerolo e sorbitolo sullo spettro di assorbimento a infrarossi dei film HPMC

(a) glicerolo (b) sorbitolo

Fig.3.1 FT-IR dei film HPMC sotto diversi glicerolo o concentrato di sorbitolo

La spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FTIR) è un metodo potente per caratterizzare i gruppi funzionali contenuti nella struttura molecolare e per identificare i gruppi funzionali. La Figura 3.1 mostra gli spettri a infrarossi dei film HPMC con diverse aggiunte di glicerolo e sorbitolo. Dalla figura si può vedere che i picchi di vibrazione scheletro caratteristici dei film HPMC sono principalmente nelle due regioni: 2600 ~ 3700cm-1 e 750 ~ 1700cm-1 [57-59], 3418cm-1

Le bande di assorbimento vicine sono causate dalla vibrazione di allungamento del legame OH, 2935 cm-1 è il picco di assorbimento di -Ch2, 1050 cm-1 è il picco di assorbimento del gruppo di idrossile primario e secondario e 1657 cm-1 è il picco di assorbimento del gruppo idrossopilico. Il picco di assorbimento del gruppo idrossilico nella vibrazione di allungamento del quadro, 945 cm -1 è il picco di assorbimento a dondolo di -Ch3 [69]. I picchi di assorbimento a 1454 cm-1, 1373cm-1, 1315cm-1 e 945cm-1 sono assegnati alle vibrazioni asimmetriche di deformazione simmetrica, rispettivamente di piegazioni di planimetro e fuori dal piano, rispettivamente [18]. Dopo la plastificazione, non sono apparsi nuovi picchi di assorbimento nello spettro a infrarossi del film, indicando che HPMC non ha subito cambiamenti essenziali, cioè la plastificante non ha distrutto la sua struttura. Con l'aggiunta di glicerolo, il picco di vibrazione di allungamento di -OH a 3418 cm-1 del film HPMC si è indebolito e il picco di assorbimento a 1657 cm-1, i picchi di assorbimento a 1050 cm-1 si sono indeboliti e i picchi di assorbimento di -Co- e -coc- sui gruppi idrossili primari e secondari deboli; Con l'aggiunta di sorbitolo al film HPMC, i picchi di vibrazione che allungano -OH a 3418 cm-1 si sono indeboliti e i picchi di assorbimento a 1657 cm-1 si sono indeboliti. . I cambiamenti di questi picchi di assorbimento sono principalmente causati da effetti induttivi e legame intermolecolare di idrogeno, che li fanno cambiare con le bande adiacenti -ch3 e -ch2. A causa del piccolo, l'inserimento di sostanze molecolari ostacola la formazione di legami idrogeno intermolecolari, quindi la resistenza alla trazione del film plastificato diminuisce [70].

3.3.2 Effetti di glicerolo e sorbitolo sui modelli XRD dei film HPMC

(a) glicerolo (b) sorbitolo

Fig.3.2 XRD di film HPMC con diversi glicerolo o sorbitolo concentra

La diffrazione di raggi X ad angolo largo (XRD) analizza lo stato cristallino delle sostanze a livello molecolare. Per la determinazione è stato utilizzato il diffrattometro a raggi X di tipo ARL/Xtra prodotto dalla Thermo Arl Company in Svizzera. La Figura 3.2 è i modelli XRD dei film HPMC con diverse aggiunte di glicerolo e sorbitolo. Con l'aggiunta di glicerolo, l'intensità dei picchi di diffrazione a 9,5 ° e 20,4 ° indeboliti; Con l'aggiunta di sorbitolo, quando l'importo dell'aggiunta era dello 0,15%, il picco di diffrazione a 9,5 ° era migliorato e il picco di diffrazione a 20,4 ° era indebolito, ma il totale del picco di diffrazione l'intensità era inferiore a quello del film HPMC senza sorbitolo. Con la continua aggiunta di sorbitolo, il picco di diffrazione a 9,5 ° si è nuovamente indebolito e il picco di diffrazione a 20,4 ° non è cambiato in modo significativo. Questo perché l'aggiunta di piccole molecole di glicerolo e sorbitolo disturba la disposizione ordinata delle catene molecolari e distrugge la struttura cristallina originale, riducendo così la cristallizzazione del film. Dalla figura si può vedere che il glicerolo ha una grande influenza sulla cristallizzazione dei film HPMC, indicando che il glicerolo e l'HPMC hanno una buona compatibilità, mentre il sorbitolo e l'HPMC hanno una scarsa compatibilità. Dall'analisi strutturale dei plastificanti, il sorbitolo ha una struttura ad anello di zucchero simile a quella della cellulosa e il suo effetto di ostacolo sterico è grande, con conseguente debole interpenetrazione tra molecole di sorbitolo e molecole di cellulosa, quindi ha scarso effetto sulla cristallizzazione della cellulosa.

[48].

3.3.3 Effetti di glicerolo e sorbitolo sulle proprietà meccaniche dei film HPMC

La resistenza alla trazione e l'allungamento durante la rottura del film sono usati come parametri per giudicare le sue proprietà meccaniche e la misurazione delle proprietà meccaniche può giudicare la propria applicazione in alcuni campi. La Figura 3.3 mostra la variazione della resistenza alla trazione e dell'allungamento in rotta dei film HPMC dopo aver aggiunto plastificanti.

Fig.3.3 L'effetto del glicerolo o del sorbitolumone sulle proprietà della macchina dei film HPMC

Si può vedere dalla Figura 3.3 (a) che con l'aggiunta di glicerolo, l'allungamento in pausa del film HPMC prima aumenta e poi diminuisce, mentre la resistenza alla trazione prima diminuisce rapidamente, quindi aumenta lentamente e poi continua a diminuire. L'allungamento alla rottura del film HPMC è aumentato per prima cosa e poi diminuisce, perché il glicerolo ha più gruppi idrofili, il che rende il materiale e le molecole d'acqua hanno un forte effetto di idratazione [71], migliorando così la flessibilità del film. Con il continuo aumento dell'aggiunta di glicerolo, l'allungamento in rotta del film HPMC diminuisce, questo è perché il glicerolo rende più grande il gap della catena molecolare HPMC e l'entanglement tra le macromolecole il punto è ridotto e il film è incline quando il film è stressato, riducendo così l'elongazione alla rottura del film. La ragione della rapida diminuzione della resistenza alla trazione è: l'aggiunta di piccole molecole di glicerolo disturba la stretta disposizione tra le catene molecolari HPMC, indebolisce la forza di interazione tra macromolecole e riduce la resistenza alla trazione del film; La resistenza alla trazione Un piccolo aumento, dal punto di vista della disposizione della catena molecolare, il glicerolo appropriato aumenta la flessibilità delle catene molecolari HPMC in una certa misura, promuove la disposizione delle catene molecolari polimeriche e fa aumentare leggermente la resistenza alla trazione del film; Tuttavia, quando c'è troppo glicerolo, le catene molecolari vengono de-arrangiate contemporaneamente alla disposizione ordinata e il tasso di de-arrancement è superiore a quello della disposizione ordinata [72], che riduce la cristallizzazione del film, con conseguente bassa resistenza alla trazione del film HPMC. Poiché l'effetto di restringimento è a scapito della resistenza alla trazione del film HPMC, la quantità di glicerolo aggiunto non dovrebbe essere troppo.

Come mostrato nella Figura 3.3 (b), con l'aggiunta di sorbitolo, l'allungamento in pausa del film HPMC è aumentato prima e poi è diminuito. Quando la quantità di sorbitolo era dello 0,15%, l'allungamento in pausa del film HPMC ha raggiunto il 45%e quindi l'allungamento in pausa del film è gradualmente diminuito. La resistenza alla trazione diminuisce rapidamente, quindi oscilla circa 50 MP con la continua aggiunta di sorbitolo. Si può vedere che quando la quantità di sorbitolo aggiunto è dello 0,15%, l'effetto plastificante è il migliore. Questo perché l'aggiunta di piccole molecole di sorbitolo disturba la disposizione regolare delle catene molecolari, rendendo più grande il divario tra molecole, la forza di interazione è ridotta e le molecole sono facili da scivolare, quindi l'allungamento alla rottura del film aumenta e il declino della resistenza alla trazione. Man mano che la quantità di sorbitolo continuava ad aumentare, l'allungamento durante la rottura del film diminuì di nuovo, poiché le piccole molecole di sorbitolo erano completamente disperse tra le macromolecole, con conseguente riduzione graduale dei punti di intreccio tra le macromolecole e la diminuzione dell'allungamento durante la rottura del film.

Confrontando gli effetti plastificanti del glicerolo e del sorbitolo sui film HPMC, l'aggiunta dello 0,15% di glicerolo può aumentare l'allungamento durante la pausa del film a circa il 50%; Mentre l'aggiunta di 0,15% di sorbitolo può aumentare solo l'allungamento in pausa del film, il tasso raggiunge circa il 45%. La resistenza alla trazione è diminuita e la riduzione era più piccola quando veniva aggiunto il glicerolo. Si può vedere che l'effetto plastificante del glicerolo sul film HPMC è migliore di quello del sorbitolo.

3.3.4 Effetti di glicerolo e sorbitolo sulle proprietà ottiche dei film HPMC

(a) glicerolo (b) sorbitolo

Fig.3.4 L'effetto della proprietà ottica del glicerolo o del sorbitolumone dei film HPMC

La trasmittanza e la foschia della luce sono parametri importanti della trasparenza del film di imballaggio. La visibilità e la chiarezza delle merci confezionate dipendono principalmente dalla trasmittanza della luce e dalla foschia del film di imballaggio. Come mostrato nella Figura 3.4, l'aggiunta di glicerolo e sorbitolo ha entrambi influenzato le proprietà ottiche dei film HPMC, in particolare la foschia. La Figura 3.4 (a) è un grafico che mostra l'effetto dell'aggiunta di glicerolo sulle proprietà ottiche dei film HPMC. Con l'aggiunta di glicerolo, la trasmittanza dei film HPMC è prima aumentata e quindi diminuita, raggiungendo un valore massimo di circa lo 0,25%; La foschia aumentò rapidamente e poi lentamente. Dall'analisi di cui sopra si può vedere che quando la quantità di aggiunta di glicerolo è dello 0,25%, le proprietà ottiche del film sono migliori, quindi la quantità di aggiunta di glicerolo non dovrebbe superare lo 0,25%. La Figura 3.4 (b) è un grafico che mostra l'effetto dell'aggiunta di sorbitolo sulle proprietà ottiche dei film HPMC. Dalla figura si può vedere che con l'aggiunta di sorbitolo, la foschia dei film HPMC aumenta prima, quindi diminuisce lentamente e quindi aumenta e la trasmittanza aumenta prima e quindi aumenta. diminuirono e la trasmittanza della luce e la foschia apparivano picchi contemporaneamente quando la quantità di sorbitolo era dello 0,45%. Si può vedere che quando la quantità di sorbitolo aggiunto è compresa tra 0,35 e 0,45%, le sue proprietà ottiche sono migliori. Confrontando gli effetti del glicerolo e del sorbitolo sulle proprietà ottiche dei film HPMC, si può vedere che il sorbitolo ha scarso effetto sulle proprietà ottiche dei film.

In generale, i materiali con trasmissione ad alta luce avranno foschia più bassa e viceversa, ma non è sempre così. Alcuni materiali hanno una trasmissione di luce elevata ma anche alti valori di foschia, come pellicole sottili come il vetro smerigliato [73]. Il film preparato in questo esperimento può scegliere il plastificante e la quantità di addizione appropriate in base alle esigenze.

3.3.5 Effetti di glicerolo e sorbitolo sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC

(A) Glicerolo （B） sorbitolo

Fig.3.5 L'effetto della solubilità dell'acqua di glicerolo o sorbitolumone dei film HPMC

La Figura 3.5 mostra l'effetto del glicerolo e del sorbitolo sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC. Dalla figura si può vedere che con l'aumento del contenuto di plastificante, il tempo di solubilità dell'acqua del film HPMC è prolungato, cioè la solubilità idrica del film HPMC diminuisce gradualmente e il glicerolo ha un impatto maggiore sulla solubilità idrica del film HPMC rispetto al sorbitolo. Il motivo per cui l'idrossipropil metilcellulosa ha una buona solubilità in acqua è dovuto all'esistenza di un gran numero di gruppi idrossilici nella sua molecola. Dall'analisi dello spettro a infrarossi, si può vedere che con l'aggiunta di glicerolo e sorbitolo, il picco di vibrazione idrossile del film HPMC si indebolisce, indicando che il numero di gruppi idrossilici nella molecola HPMC diminuisce e il gruppo idrofilo diminuisce, quindi la solubilità dell'acqua del film HPMC diminuisce.

3.4 Sezioni di questo capitolo

Attraverso l'analisi delle prestazioni di cui sopra dei film HPMC, si può vedere che i plastificanti glicerolo e sorbitolo migliorano le proprietà meccaniche dei film HPMC e aumentano l'allungamento durante la pausa dei film. Quando l'aggiunta di glicerolo è dello 0,15%, le proprietà meccaniche dei film HPMC sono relativamente buone, la resistenza alla trazione è di circa 60 MPA e l'allungamento in pausa è di circa il 50%; Quando l'aggiunta di glicerolo è dello 0,25%, le proprietà ottiche sono migliori. Quando il contenuto del sorbitolo è dello 0,15%, la resistenza alla trazione del film HPMC è di circa 55 MPA e l'allungamento a rottura aumenta a circa il 45%. Quando il contenuto del sorbitolo è dello 0,45%, le proprietà ottiche del film sono migliori. Entrambi i plastificanti hanno ridotto la solubilità dell'acqua dei film HPMC, mentre il sorbitolo ha avuto meno effetti sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC. Il confronto degli effetti dei due plastificanti sulle proprietà dei film HPMC mostra che l'effetto plastificante del glicerolo sui film HPMC è migliore di quello del sorbitolo.

Capitolo 4 Effetti degli agenti di reticolazione sui film di imballaggi idrici HPMC

4.1 Introduzione

L'idrossipropil metilcellulosio contiene molti gruppi idrossilici e gruppi di idrossipropossia, quindi ha una buona solubilità in acqua. Questo documento usa la sua buona solubilità in acqua per preparare un nuovo film di imballaggio in acqua verde e rispettoso dell'ambiente. A seconda dell'applicazione del film solubile in acqua, nella maggior parte delle applicazioni è richiesto una rapida dissoluzione del film solubile in acqua, ma a volte si desidera anche una dissoluzione ritardata [21].

Pertanto, in questo capitolo, la glutaraldeide viene utilizzata come agente di reticolazione modificato per il film di imballaggio solubile in acqua di idrossipropil metilcellulosa e la sua superficie è reticolata per modificare il film per ridurre la solubilità dell'acqua del film e ritardare il tempo di solubilità dell'acqua. Sono stati principalmente studiati gli effetti di diverse aggiunte di volume della glutaraldeide sulla solubilità dell'acqua, sulle proprietà meccaniche e sulle proprietà ottiche dei film di idrossipropil metilcellulosa.

4.2 parte sperimentale

4.2.1 Materiali e strumenti sperimentali

Tabella 4.1 Materiali e specifiche sperimentali

4.2.2 Preparazione del campione

1) Pesa: pesare una certa quantità di idrossipropil metilcellulosa (5%) con un equilibrio elettronico;

2) Dissoluzione: l'idrossipropil metilcellulosio pesato viene aggiunto all'acqua deionizzata preparata, agitata a temperatura e pressione ambiente fino a quando non si è completamente disciolto, e quindi diverse quantità di glutaraldeide (0,19%0,25%0,31%, 0,38%, 0,44%), suscitano in modo uniforme, lasciando fermarti per un certo periodo di tempo (defoaming) e il film-freccia e il film di film. Si ottiene importi aggiunti di glutaraldeide;

3) Realizzazione del film: iniettare il film che forma liquido nel piatto di Petri di vetro e lancia il film, mettilo nella scatola di essiccazione dell'aria di 40 ~ 50 ° C per asciugare il film, fare un film con uno spessore di 45 μm, scoprire il film e metterlo nella scatola di asciugatura per il backup.

4.2.3 Caratterizzazione e test delle prestazioni

4.2.3.1 Analisi della spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FT-IR)

L'aspirazione a infrarossi dei film HPMC è stata determinata utilizzando lo spettrometro a infrarossi di Fourier Nicolet 5700 prodotto dall'American Termoelectric Company Close lo spettro.

4.2.3.2 Analisi della diffrazione dei raggi X ad angolo ampio (XRD)

La diffrazione di raggi X ad angolo (XRD) è l'analisi dello stato di cristallizzazione di una sostanza a livello molecolare. In questo documento, lo stato di cristallizzazione del film sottile è stato determinato usando un diffrattometro a raggi X ARL/XTRA prodotto da Thermo Arl della Svizzera. Condizioni di misurazione: la sorgente a raggi X è una linea Cu-Kα del filtro in nichel (40 kV, 40 mA). Angolo di scansione da 0 ° a 80 ° (2θ). Velocità di scansione 6 °/min.

4.2.3.3 Determinazione della solubilità dell'acqua: uguale a 2.2.3.4

4.2.3.4 Determinazione delle proprietà meccaniche

Utilizzando la macchina di prova di trazione universale elettronica in miniatura Instron (Shanghai), secondo il metodo di prova GB13022-92 per le proprietà di trazione dei film plastici, sono test a 25 ° C, condizioni di RH del 50%, selezionare campioni con spessore uniforme e superficie pulita senza impurità.

4.2.3.5 Determinazione delle proprietà ottiche

Usando un tester foschia di trasmittanza della luce, selezionare un campione da testare con una superficie pulita e nessuna piega e misurare la trasmittanza della luce e la foschia del film a temperatura ambiente (25 ° C e 50%di RH).

4.2.4 Elaborazione dei dati

I dati sperimentali sono stati elaborati da Excel e grafici dal software di origine.

4.3 Risultati e discussione

4.3.1 Spettri di assorbimento a infrarossi di film HPMC di glutaraldeide.

Fig.4.1 FT-IR dei film HPMC in diverso contenuto di glutaraldeide

La spettroscopia di assorbimento a infrarossi è un mezzo potente per caratterizzare i gruppi funzionali contenuti nella struttura molecolare e per identificare i gruppi funzionali. Al fine di comprendere ulteriormente i cambiamenti strutturali dell'idrossipropil metilcellulosa dopo la modifica, sono stati condotti test a infrarossi su film HPMC prima e dopo la modifica. La Figura 4.1 mostra gli spettri a infrarossi dei film HPMC con diverse quantità di glutaraldeide e la deformazione dei film HPMC

I picchi di assorbimento vibrazionale di -OH sono vicini a 3418 cm-1 e 1657 cm-1. Confrontando gli spettri a infrarossi reticolati e non raccolti dei film HPMC, si può vedere che con l'aggiunta di glutaraldeide, i picchi vibrazionali di -OH a 3418 cm-1 e 1657 cm-il picco di assorbimento dell'idroxilico sul gruppo idrossile su 1 idrossilec di idrossile sul gruppo idrossil ridotto, causato dalla reazione di reticolazione tra alcuni gruppi idrossilici di HPMC e il gruppo dialdeide sulla glutaraldeide [74]. Inoltre, è stato scoperto che l'aggiunta di glutaraldeide non ha cambiato la posizione di ciascun picco di assorbimento caratteristico di HPMC, indicando che l'aggiunta di glutaraldeide non ha distrutto i gruppi di HPMC stesso.

4.3.2 Modelli XRD di film HPMC di glutaraldeide.

Eseguendo la diffrazione dei raggi X su un materiale e analizzando il suo modello di diffrazione, è un metodo di ricerca per ottenere informazioni come la struttura o la morfologia di atomi o molecole all'interno del materiale. La Figura 4.2 mostra i motivi XRD dei film HPMC con diverse aggiunte di glutaraldeide. Con l'aumento dell'aggiunta di glutaraldeide, l'intensità dei picchi di diffrazione di HPMC intorno a 9,5 ° e 20,4 ° si indebolì, poiché le aldeidi sulla molecola di glutaraldeide si indebolisero. La reazione di reticolazione si verifica tra il gruppo idrossilico e il gruppo idrossilico sulla molecola HPMC, che limita la mobilità della catena molecolare [75], riducendo così la capacità di disposizione ordinata della molecola HPMC.

Fig.4.2 XRD di film HPMC in diverso contenuto di glutaraldeide

4.3.3 L'effetto della glutaraldeide sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC

Fig.4.3 L'effetto della glutaraldeide sulla solubilità dell'acqua dei film HPMC

Dalla Figura 4.3 L'effetto di diverse aggiunte di glutaraldeide sulla solubilità idrica dei film HPMC, si può vedere che con l'aumento del dosaggio della glutaraldeide, il tempo di solubilità dell'acqua dei film HPMC è prolungato. La reazione di reticolazione si verifica con il gruppo di aldeide sulla glutaraldeide, con conseguente riduzione significativa del numero di gruppi idrossilici nel film HPMC, prolungando così la solubilità idrica del film HPMC e riducendo la solubilità idrica del film HPMC.

4.3.4 Effetto della glutaraldeide sulle proprietà meccaniche dei film HPMC

Fig.4.4 L'effetto della glutaraldeide sulla resistenza alla trazione e sulla rottura dell'allungamento dei film HPMC

Al fine di studiare l'effetto del contenuto di glutaraldeide sulle proprietà meccaniche dei film HPMC, sono state testate la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura dei film modificati. Ad esempio, 4.4 è il grafico dell'effetto dell'aggiunta di glutaraldeide sulla resistenza alla trazione e sull'allungamento durante la pausa del film. Con l'aumento dell'aggiunta di glutaraldeide, la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura dei film di HPMC sono aumentati prima e poi sono diminuiti. la tendenza di. Poiché la reticolazione della glutaraldeide e della cellulosa appartiene alla reticolazione eterificata, dopo aver aggiunto glutaraldeide al film HPMC, i due gruppi di aldeide su una molecola di glutaraldeide e i gruppi di HPMC. Con la continua aggiunta di glutaraldeide, aumenta la densità di reticolazione nella soluzione, il che limita il relativo scorrimento tra molecole e i segmenti molecolari non sono facilmente orientati sotto l'azione della forza esterna, il che mostra che le proprietà meccaniche delle pellicole sottili HPMC diminuiscono macroscopicamente [76]. Dalla Figura 4.4, l'effetto della glutaraldeide sulle proprietà meccaniche dei film HPMC mostra che quando l'aggiunta di glutaraldeide è dello 0,25%, l'effetto reticolato è migliore e le proprietà meccaniche dei film HPMC sono migliori.

4.3.5 L'effetto della glutaraldeide sulle proprietà ottiche dei film HPMC

La trasmittanza della luce e la foschia sono due parametri di prestazioni ottiche molto importanti dei film di imballaggio. Maggiore è la trasmissione, migliore è la trasparenza del film; La foschia, nota anche come torbidità, indica il grado di indistinta del film e maggiore è la foschia, peggio è la chiarezza del film. La Figura 4.5 è la curva di influenza dell'aggiunta di glutaraldeide sulle proprietà ottiche dei film HPMC. Si può vedere dalla figura che con l'aumento dell'aggiunta di glutaraldeide, la trasmittanza della luce aumenta lentamente, quindi aumenta rapidamente e quindi diminuisce lentamente; Haze prima è diminuito e poi aumentato. Quando l'aggiunta di glutaraldeide era dello 0,25%, la trasmittanza del film HPMC ha raggiunto il valore massimo del 93%e la foschia ha raggiunto il valore minimo del 13%. In questo momento, la performance ottica era migliore. Il motivo dell'aumento delle proprietà ottiche è la reazione di reticolazione tra molecole di glutaraldeide e idrossipropil metilcellulosa e la disposizione intermolecolare è più compatta e uniforme, il che aumenta le proprietà ottiche dei film HPMC [77-79]. Quando l'agente di reticolazione è eccessivo, i siti di reticolazione sono sovrasaturati, il relativo scivolamento tra le molecole del sistema è difficile e il fenomeno del gel è facile da verificarsi. Pertanto, le proprietà ottiche dei film HPMC sono ridotte [80].

Fig.4.5 L'effetto della glutaraldeide sulla proprietà ottica dei film HPMC

4.4 Sezioni di questo capitolo

Attraverso l'analisi di cui sopra, vengono tratte le seguenti conclusioni:

1) Lo spettro a infrarossi del film HPMC di glutaraldeide-crosslinked mostra che il film di glutaraldeide e HPMC subisce una reazione di reticolazione.

2) È più appropriato aggiungere glutaraldeide nell'intervallo dallo 0,25% allo 0,44%. Quando la quantità di aggiunta di glutaraldeide è dello 0,25%, le proprietà meccaniche complete e le proprietà ottiche del film HPMC sono migliori; Dopo la reticolazione, la solubilità dell'acqua del film HPMC è prolungata e la solubilità dell'acqua è ridotta. Quando la quantità di aggiunta di glutaraldeide è dello 0,44%, il tempo di solubilità dell'acqua raggiunge circa 135 minuti.

Capitolo 5 Film di imballaggio solubile in acqua antiossidante naturale HPMC

5.1 Introduzione

Al fine di espandere l'applicazione del film di idrossipropil metilcellulosio nell'imballaggio alimentare, questo capitolo utilizza antiossidante di foglie di bambù (AOB) come additivo antiossidante naturale e utilizza un metodo di formazione di film di fusione di soluzione per preparare antiossidanti a foglia di bambù naturale con frazioni di massa diverse. Film di imballaggi idrici HPMC antiossidanti, studia le proprietà antiossidanti, solubilità dell'acqua, proprietà meccaniche e proprietà ottiche del film e forniscono una base per la sua applicazione nei sistemi di imballaggio alimentare.

5.2 Parte sperimentale

5.2.1 Materiali sperimentali e strumenti sperimentali

Tab.5.1 Materiali sperimentali e specifiche

Tab.5.2 Apparato sperimentale e specifiche

5.2.2 Preparazione del campione

Preparare film di imballaggi idrossipropil metilcellulosio solubili in acqua con diverse quantità di antiossidanti a foglia di bambù mediante metodo di fusione della soluzione: preparare un 5%di idrossipropil metilcellulosa soluzione acquosa, agitare uniformemente e quindi aggiungere idrossipropil-metilcellulosio di antiossidanti a foglie di bambù alla soluzione di formazione del film di cellulosa e continuano a mescolare

Per essere completamente miscelati, lascia stare a temperatura ambiente per 3-5 minuti (defoaming) per preparare soluzioni di formazione da film HPMC contenenti diverse frazioni di massa di antiossidanti a foglie di bambù. Asciugalo in un forno ad asciugatura e mettilo in un forno di asciugatura per un uso successivo dopo aver sfuggito al film. Il film di imballaggio idrossipropil-metilcellulosio idrossipropil-metilcellulosa aggiunto con antiossidante a foglia di bambù viene definito un film AOB/HPMC in breve.

5.2.3 Caratterizzazione e test delle prestazioni

5.2.3.1 Analisi della spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FT-IR)

Gli spettri di assorbimento a infrarossi dei film HPMC sono stati misurati in modalità ATR utilizzando uno spettrometro a infrarossi di trasformata di Fourier Nicolet 5700 prodotto da Thermoelectric Corporation.

5.2.3.2 Misurazione della diffrazione dei raggi X ad angolo largo (XRD): uguale a 2.2.3.1

5.2.3.3 Determinazione delle proprietà antiossidanti

Al fine di misurare le proprietà antiossidanti dei film HPMC preparati e dei film AOB/HPMC, in questo esperimento è stato utilizzato il metodo di scavenging dei radicali liberi DPPH per misurare la velocità di scavenging dei film ai radicali liberi DPPH, in modo da misurare indirettamente la resistenza all'ossidazione delle Film.

Preparazione della soluzione DPPH: in condizioni di ombreggiatura, dissolvere 2 mg di DPPH in 40 ml di solvente di etanolo e sonicale per 5 minuti per rendere l'uniforme della soluzione. Conservare in frigorifero (4 ° C) per un uso successivo.

Facendo riferimento al metodo sperimentale di Zhong Yuansheng [81], con una leggera modifica, la misurazione del valore A0: prendere 2 ml di soluzione DPPH in un tubo di prova, quindi aggiungere 1 ml di acqua distillata per scuotere e mescolare completamente e misurare un valore (519NM) con uno spettrofotometro UV. è a0. Misurazione di un valore: aggiungere 2 ml di soluzione DPPH a un tubo di prova, quindi aggiungere 1 ml di soluzione di film sottile HPMC per mescolare accuratamente, misurare un valore con spettrofotometro UV, prendere acqua come controllo in bianco e tre dati paralleli per ciascun gruppo. Il metodo di calcolo del tasso di lavaggio dei radicali liberi DPPH si riferisce alla seguente formula,

Nella formula: A è l'assorbanza del campione; A0 è il controllo vuoto

5.2.3.4 Determinazione delle proprietà meccaniche: uguale a 2.2.3.2

5.2.3.5 Determinazione delle proprietà ottiche

Le proprietà ottiche sono importanti indicatori della trasparenza dei film di imballaggio, tra cui la trasmittanza e la foschia del film. La trasmittanza e la foschia dei film sono state misurate utilizzando un tester di foschia di trasmissione. La trasmittanza della luce e la foschia dei film sono state misurate a temperatura ambiente (25 ° C e 50% di RH) su campioni di prova con superfici pulite e nessuna piega.

5.2.3.6 Determinazione della solubilità dell'acqua

Taglia un film da 30 mm × 30 mm con uno spessore di circa 45 μm, aggiungi 100 ml di acqua a un becher da 200 ml, posiziona il film al centro della superficie dell'acqua fissa e misura il tempo che il film scompari completamente. Se il film si attacca al muro del becher, deve essere nuovamente misurato e il risultato è preso come media di 3 volte, l'unità è min.

5.2.4 Elaborazione dei dati

I dati sperimentali sono stati elaborati da Excel e grafici dal software di origine.

5.3 Risultati e analisi

5.3.1 Analisi FT-IR

FIG5.1 FTIR di film HPMC e AOB/HPMC

Nelle molecole organiche, gli atomi che formano legami chimici o gruppi funzionali sono in uno stato di vibrazione costante. Quando le molecole organiche sono irradiate con luce a infrarossi, i legami chimici o i gruppi funzionali nelle molecole possono assorbire le vibrazioni, in modo da poter ottenere informazioni sui legami chimici o i gruppi funzionali nella molecola. La Figura 5.1 mostra gli spettri FTIR del film HPMC e del film AOB/HPMC. Dalla Figura 5, si può vedere che la caratteristica vibrazione scheletrica dell'idrossipropil metilcellulosa è principalmente concentrata in 2600 ~ 3700 cm-1 e 750 ~ 1700 cm-1. La forte frequenza di vibrazione nella regione 950-1250 cm-1 è principalmente la regione caratteristica della vibrazione di allungamento dello scheletro di CO. La banda di assorbimento del film HPMC vicino a 3418 cm-1 è causata dalla vibrazione di allungamento del legame OH e il picco di assorbimento del gruppo idrossilico sul gruppo idrossipropossia a 1657 cm-1 è causato dalla vibrazione di allungamento della struttura [82]. I picchi di assorbimento a 1454 cm-1, 1373cm-1, 1315 cm-1 e 945 cm-1 sono stati normalizzati a vibrazioni di deformazione asimmetrica, simmetrica, vibrazioni di piegatura in piano e fuori dal piano appartenenti a -Ch3 [83]. HPMC è stato modificato con AOB. Con l'aggiunta di AOB, la posizione di ciascun picco caratteristico di AOB/HPMC non si è spostata, indicando che l'aggiunta di AOB non ha distrutto i gruppi di HPMC stesso. La vibrazione di stretching del legame OH nella banda di assorbimento del film AOB/HPMC vicino a 3418 cm-1 è indebolita e il cambiamento di forma di picco è principalmente causato dal cambiamento delle bande adiacenti di metil e metilene a causa dell'induzione del legame idrogeno. 12], si può vedere che l'aggiunta di AOB ha un effetto sui legami idrogeno intermolecolari.

5.3.2 Analisi XRD

Fig.5.2 XRD di HPMC e AOB/

Fig.5.2 XRD di film HPMC e AOB/HPMC

Lo stato cristallino dei film è stato analizzato mediante diffrazione di raggi X ad angolo. La Figura 5.2 mostra i modelli XRD dei film HPMC e dei film AAOB/HPMC. Dalla figura si può vedere che il film HPMC ha 2 picchi di diffrazione (9,5 °, 20,4 °). Con l'aggiunta di AOB, i picchi di diffrazione intorno a 9,5 ° e 20,4 ° sono significativamente indeboliti, indicando che le molecole del film AOB/HPMC sono disposte in modo ordinato. L'abilità è diminuita, indicando che l'aggiunta di AOB ha interrotto la disposizione della catena molecolare idrossipropil metilcellulosa, ha distrutto la struttura cristallina originale della molecola e ha ridotto la disposizione regolare dell'idrossipropil metilcellulosio.

5.3.3 Proprietà antiossidanti

Al fine di esplorare l'effetto di diverse aggiunte AOB sulla resistenza di ossidazione dei film AOB/HPMC, sono stati studiati i film con diverse aggiunte di AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%). L'effetto del tasso di lavaggio della base, i risultati sono mostrati nella Figura 5.3.

Fig.5.3 L'effetto dei film HPMC sotto il contenuto di AOB sull'abitazione di DPPH

Dalla Figura 5.3 si può vedere che l'aggiunta di antiossidante AOB ha migliorato significativamente il tasso di scavenging dei radicali DPPH da parte dei film HPMC, ovvero le proprietà antiossidanti dei film sono state migliorate e, con l'aumento dell'aggiunta di AOB, la spazzatura dei radicali DPPH è prima aumentata gradualmente diminuita. Quando la quantità di aggiunta di AOB è dello 0,03%, il film AOB/HPMC ha il miglior effetto sul tasso di scavenging dei radicali liberi DPPH e il suo tasso di scavenging per i radicali liberi DPPH raggiunge l'89,34%, cioè il film AOB/HPMC ha le migliori prestazioni anti-ossidazione in questo momento; Quando il contenuto di AOB era dello 0,05% e dello 0,07%, il tasso di scavenging dei radicali liberi DPPH del film AOB/HPMC era superiore a quello del gruppo dello 0,01%, ma significativamente inferiore a quello del gruppo dello 0,03%; Ciò può essere dovuto a eccessivi antiossidanti naturali L'aggiunta di AOB ha portato all'agglomerato di molecole AOB e alla distribuzione irregolare nel film, influenzando così l'effetto dell'effetto antiossidante dei film AOB/HPMC. Si può vedere che il film AOB/HPMC preparato nell'esperimento ha una buona performance antiossidazione. Quando l'importo aggiuntivo è dello 0,03%, la performance antiossidazione del film AOB/HPMC è la più forte.

5.3.4 Solubilità dell'acqua

Dalla Figura 5.4, l'effetto degli antiossidanti delle foglie di bambù sulla solubilità dell'acqua dei film di idrossipropil metilcellulosa, si può vedere che diverse aggiunte AOB hanno un effetto significativo sulla solubilità idrica dei film HPMC. Dopo aver aggiunto AOB, con l'aumento della quantità di AOB, il tempo solubile in acqua del film era più corto, indicando che la solubilità d'acqua del film AOB/HPMC era migliore. Vale a dire, l'aggiunta di AOB migliora la solubilità dell'acqua AOB/HPMC del film. Dalla precedente analisi XRD, si può vedere che dopo aver aggiunto AOB, la cristallinità del film AOB/HPMC è ridotta e la forza tra le catene molecolari è indebolita, il che rende più facile per le molecole d'acqua entrare nel film AOB/HPMC, quindi il film AOB/HPMC è migliorata in una certa misura. Solubilità dell'acqua del film.

Fig.5.4 L'effetto di AOB sul solubile dell'acqua dei film HPMC

5.3.5 Proprietà meccaniche

Fig.5.5 L'effetto dell'AOB sulla resistenza alla trazione e sulla rottura dell'allungamento dei film HPMC

L'applicazione di materiali a film sottile è sempre più estesa e le sue proprietà meccaniche hanno una grande influenza sul comportamento del servizio dei sistemi a base di membrana, che è diventato un importante hotspot di ricerca. La Figura 5.5 mostra la resistenza alla trazione e l'allungamento alle curve di rottura dei film AOB/HPMC. Dalla figura si può vedere che diverse aggiunte AOB hanno effetti significativi sulle proprietà meccaniche dei film. Dopo aver aggiunto AOB, con l'aumento dell'aggiunta AOB, AOB/HPMC. La resistenza alla trazione del film ha mostrato una tendenza al ribasso, mentre l'allungamento in pausa ha mostrato una tendenza di prima aumento e poi diminuendo. Quando il contenuto di AOB era dello 0,01%, l'allungamento in pausa del film ha raggiunto un valore massimo di circa il 45%. L'effetto di AOB sulle proprietà meccaniche dei film HPMC è ovvio. Dall'analisi XRD, si può vedere che l'aggiunta di AOB antiossidante riduce la cristallinità del film AOB/HPMC, riducendo così la resistenza alla trazione del film AOB/HPMC. L'allungamento a rottura prima aumenta e poi diminuisce, poiché l'AOB ha una buona solubilità e compatibilità dell'acqua ed è una piccola sostanza molecolare. Durante il processo di compatibilità con HPMC, la forza di interazione tra le molecole viene indebolita e il film viene ammorbidito. La struttura rigida rende il film AOB/HPMC morbido e l'allungamento in pausa del film aumenta; as the AOB continues to increase, the elongation at break of the AOB/HPMC film decreases, because the AOB molecules in the AOB/HPMC film make the macromolecules The gap between the chains increases, and there is no entanglement point between the macromolecules, and the film is easy to break when the film is stressed, so that the elongation at break of the AOB/HPMC film decreases.

5.3.6 Proprietà ottiche

Fig.5.6 L'effetto di AOB sulla proprietà ottica dei film HPMC

La Figura 5.6 è un grafico che mostra la variazione dei film di trasmittanza e foschia dei film AOB/HPMC. Dalla figura si può vedere che con l'aumento della quantità di AOB aggiunta, la trasmittanza del film AOB/HPMC diminuisce e la foschia aumenta. Quando il contenuto di AOB non ha superato lo 0,05%, i tassi di variazione della trasmittanza della luce e la foschia dei film AOB/HPMC erano lenti; Quando il contenuto di AOB ha superato lo 0,05%, sono stati accelerati i tassi di variazione della trasmittanza della luce e della foschia. Pertanto, l'importo di AOB aggiunto non dovrebbe superare lo 0,05%.

5.4 Sezioni di questo capitolo

Prendendo antiossidanti di foglie di bambù (AOB) come antiossidante naturale e idrossipropil metilcellulosa (HPMC) come matrice che formula film, un nuovo tipo di film di imballaggio antiossidante naturale è stato preparato mediante metodo di fusione della soluzione e fusione di film. Il film di imballaggio idrico AOB/HPMC preparato in questo esperimento ha le proprietà funzionali dell'antiossidazione. Il film AOB/HPMC con AOB allo 0,03% ha un tasso di scavenging di circa l'89% per i radicali liberi DPPH e l'efficienza di eliminazione è la migliore, che è migliore di quella senza AOB. Il film HPMC al 61% è migliorato. Anche la solubilità dell'acqua è significativamente migliorata e le proprietà meccaniche e le proprietà ottiche sono ridotte. La migliore resistenza all'ossidazione dei materiali per film AOB/HPMC ha ampliato la sua applicazione negli imballaggi alimentari.

CONCLUSIONE CAPITOLO VI

1) Con l'aumento della concentrazione di soluzione di formazione del film HPMC, le proprietà meccaniche del film sono prima aumentate e poi diminuite. Quando la concentrazione di soluzione di formazione del film HPMC era del 5%, le proprietà meccaniche del film HPMC erano migliori e la resistenza alla trazione era di 116 MPA. L'allungamento in pausa è di circa il 31%; Le proprietà ottiche e la solubilità dell'acqua diminuiscono.

2) Con l'aumento della temperatura di formazione del film, le proprietà meccaniche dei film sono prima aumentate e quindi diminuite, le proprietà ottiche sono migliorate e la solubilità dell'acqua è diminuita. Quando la temperatura di formazione del film è di 50 ° C, le prestazioni complessive sono migliori, la resistenza alla trazione è di circa 116 MPA, la trasmittanza della luce è di circa il 90%e il tempo di dissoluzione dell'acqua è di circa 55 minuti, quindi la temperatura di formazione del film è più adatta a 50 ° C.

3) L'uso dei plastificanti per migliorare la tenacità dei film HPMC, con l'aggiunta di glicerolo, l'allungamento a rottura dei film HPMC è aumentato in modo significativo, mentre la resistenza alla trazione è diminuita. Quando la quantità di glicerolo aggiunto era compresa tra 0,15%e 0,25%, l'allungamento in pausa del film HPMC era di circa il 50%e la resistenza alla trazione era di circa 60 MPA.

4) Con l'aggiunta di sorbitolo, l'allungamento in pausa del film aumenta prima e poi diminuisce. Quando l'aggiunta di sorbitolo è di circa lo 0,15%, l'allungamento a rottura raggiunge il 45% e la resistenza alla trazione è di circa 55 MPA.

5) L'aggiunta di due plastificanti, glicerolo e sorbitolo, entrambi hanno ridotto le proprietà ottiche e la solubilità idrica dei film HPMC e la diminuzione non è stata grande. Confrontando l'effetto plastificante dei due plastificanti sui film HPMC, si può vedere che l'effetto plastificante del glicerolo è migliore di quello del sorbitolo.

6) Attraverso la spettroscopia di assorbimento a infrarossi (FTIR) e l'analisi di diffrazione dei raggi X larghi, sono stati studiati la reticolazione di glutaraldeide e HPMC e la cristallinità dopo la reticolazione. Con l'aggiunta dell'agente reticolare glutaraldeide, la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura dei film HPMC preparati sono prima aumentati e poi diminuiti. Quando l'aggiunta di glutaraldeide è dello 0,25%, le proprietà meccaniche complete dei film HPMC sono migliori; Dopo la reticolazione, il tempo di solubilità dell'acqua è prolungato e la solubilità dell'acqua diminuisce. Quando l'aggiunta di glutaraldeide è dello 0,44%, il tempo di solubilità dell'acqua raggiunge circa 135 minuti.

7) Aggiunta di una quantità adeguata di antiossidante naturale AOB alla soluzione di formazione del film del film HPMC, il film di imballaggio idrico AOB/HPMC preparato ha le proprietà funzionali dell'antiossidazione. Il film AOB/HPMC con AOB allo 0,03% ha aggiunto 0,03% AOB per eliminare i radicali liberi DPPH Il tasso di rimozione è di circa l'89% e l'efficienza di rimozione è la migliore, che è del 61% superiore a quella del film HPMC senza AOB. Anche la solubilità dell'acqua è significativamente migliorata e le proprietà meccaniche e le proprietà ottiche sono ridotte. Quando la quantità di aggiunta dello 0,03% di AOB, l'effetto antiossidazione del film è buono e il miglioramento della performance anti-ossidazione del film AOB/HPMC espande l'applicazione di questo materiale per il film di packaging negli imballaggi alimentari.