Préparation et propriétés de l'hydroxypropyl méthylcellulose

Hydroxypropyl méthylcellulose(HPMC) est un matériau en polymère naturel avec des ressources abondantes, des propriétés renouvelables et une bonne solubilité et de formation de films. Il s'agit d'une matière première idéale pour la préparation de films d'emballage solubles dans l'eau.

Le film d'emballage soluble dans l'eau est un nouveau type de matériel d'emballage vert, qui a reçu une attention approfondie en Europe et aux États-Unis et dans d'autres pays. Il est non seulement sûr et pratique à utiliser, mais résout également le problème de l'élimination des déchets d'emballage. À l'heure actuelle, les films solubles dans l'eau utilisent principalement des matériaux à base de pétrole tels que l'alcool polyvinylique et l'oxyde de polyéthylène comme matières premières. Le pétrole est une ressource non renouvelable et une utilisation à grande échelle entraînera des pénuries de ressources. Il existe également des films solubles dans l'eau utilisant des substances naturelles telles que l'amidon et les protéines comme matières premières, mais ces films solubles dans l'eau ont de mauvaises propriétés mécaniques. Dans cet article, un nouveau type de film d'emballage soluble dans l'eau a été préparé par une méthode de formation de films de casting de solution utilisant l'hydroxypropyl méthylcellulose comme matière première. Les effets de la concentration de la température liquide du film HPMC et formant le film sur la résistance à la traction, l'allongement à la rupture, la transmittance de la lumière et la solubilité dans l'eau des films d'emballage solubles dans l'eau HPMC ont été discutés. Le glycérol, le sorbitol et le glutaraldéhyde ont été utilisés pour améliorer davantage les performances du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC. Enfin, afin d'étendre l'application du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC dans l'emballage alimentaire, l'antioxydant des feuilles de bambou (AOB) a été utilisé pour améliorer les propriétés antioxydantes du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC. Les principaux résultats sont les suivants:

(1) Avec l'augmentation de la concentration de HPMC, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des films HPMC ont augmenté, tandis que la transmittance de la lumière a diminué. Lorsque la concentration de HPMC est de 5% et que la température de formage du film est de 50 ° C, les propriétés complètes du film HPMC sont meilleures. À l'heure actuelle, la résistance à la traction est d'environ 116 MPa, l'allongement à la pause est d'environ 31%, la transmittance légère est de 90% et le temps de dissipation de l'eau est de 55 minutes.

(2) Les plastifiants glycérol et sorbitol ont amélioré les propriétés mécaniques des films HPMC, ce qui a considérablement augmenté leur allongement à la pause. Lorsque la teneur en glycérol se situe entre 0,05% et 0,25%, l'effet est le meilleur, et l'allongement à la rupture du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC atteint environ 50%; Lorsque la teneur en sorbitol est de 0,15%, l'allongement à la rupture augmente à environ 45%. Après que le film d'emballage soluble dans l'eau HPMC a été modifié avec le glycérol et le sorbitol, la résistance à la traction et les propriétés optiques ont diminué, mais la diminution n'était pas significative.

(3) Spectroscopie infrarouge (FTIR) du film d'emballage soluble HPMC soluble HPMC a montré que le glutaraldéhyde avait été réticulé avec le film, réduisant la solubilité dans l'eau du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC. Lorsque l'ajout de glutaraldéhyde était de 0,25%, les propriétés mécaniques et les propriétés optiques des films ont atteint l'optimum. Lorsque l'ajout de glutaraldéhyde était de 0,44%, le temps de lutte contre l'eau a atteint 135 min.

(4) L'ajout d'une quantité appropriée d'AOB à la solution de formation de films d'emballage soluble dans l'eau HPMC peut améliorer les propriétés antioxydantes du film. Lorsque 0,03% d'AOB a été ajouté, le film AOB / HPMC avait un taux de piégeage d'environ 89% pour les radicaux libres DPPH, et l'efficacité de récupération était la meilleure, ce qui était 61% plus élevé que celui du film HPMC sans AOB, et la solubilité dans l'eau était également significativement améliorée.

Mots clés: film d'emballage soluble dans l'eau; hydroxypropyl méthylcellulose; plastifiant; agent de réticulation; antioxydant.

Table des matières

Résumé…………………………………………. ……………………………………………… ……………………………………….JE

Résumé ……………………………………………… ……………………………………………… ………………………… II

Table des matières…………………………………………. ……………………………………………… …………………………je

CHAPITRE UNE INTRODUCTION ………………………………………. ……………………………………………… …………… ..1

1.1 Water- Film soluble …………………………………………… ………………………………………………………… .1.

1.1.1 Film soluble dans l'eau (PVA) …………………………………………………………………………………………………….

1.1.2 Film soluble dans l'oxyde depolyéthylène (PEO) ……………………………………… ………… ..2

1.1.3 Film soluble dans l'eau basé sur le plan basique ……………………………………… …………………………………… .2.

1.1.4 Films solubles dans l'eau à base de protéines ……………………………………… ……………………………… .2

1.2 Hydroxypropyl méthylcellulose ………………………………………… .. …………………………………… 3

1.2.1 La structure de l'hydroxypropyl méthylcellulose ……………………………………… …………… .3

1.2.2 Solubilité dans l'eau de l'hydroxypropyl méthylcellulose ……………………………………… ………… 4

1.2.3 Propriétés de formation de films de l'hydroxypropyl méthylcellulose …………………………………… .4

1.3 Modification de la plastification du film d'hydroxypropyl méthylcellulose …………………………… ..4

1.4 Modification de réticulation du film d'hydroxypropyl méthylcellulose …………………………… .5.

1.5 Propriétés antioxydantes du film d'hydroxypropyl méthylcellulose ………………………………. 5

1.6 Proposition du sujet …………………………………………………………. ………………………………………… .7

1.7 Contenu de la recherche ………………………………………… ……………………………………………… …………… ..7

Chapitre 2 Préparation et propriétés du film d'emballage hydroxypropyl méthyl-cellulose soluble dans l'eau …………………………………………………………………………………………………………………… .8 .8.

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

2.2 Section expérimentale …………………………………………………………. ………………………………………… .8

2.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux …………………………………………………………. ……… ..8

2.2.2 Préparation des échantillons ………………………………………… ………………………………………………… ..9

2.2.3 Test de caractérisation et de performance …………………………………… .. ……………………… .9

2.2.4 Traitement des données …………………………………………. ……………………………………………… ……………… 10

2.3 Résultats et discussion ………………………………………… …………………………………………… ……… 10

2.3.1 L'effet de la concentration de solution de formation de films sur les films minces HPMC ………………………… .. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 10

2.3.2 Influence de la température de la formation du film sur les films minces HPMC ………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ..13

2.4 Résumé du chapitre ………………………………………… …………………………………… .. 16

Chapitre 3 Effets des plastifiants sur les films d'emballage solubles en eau HPMC …………………………………………………………… ..17

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

3.2 Section expérimentale ……………………………………………… …………………………………………… ……… ..17

3.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux ……………………………………… …………………………… 17

3.2.2 Préparation du spécimen ……………………………………… …………………………… 18

3.2.3 Test de caractérisation et de performance …………………………………… .. …………………… .18

3.2.4 Traitement des données ………………………………………………………. ……………………………………… ..19

3.3 Résultats et discussion ………………………………………… ……………………………………… 19

3.3.1 L'effet du glycérol et du sorbitol sur le spectre d'absorption infrarouge des films minces HPMC ……………………………………………………………………………………………………………… .19.

3.3.2 L'effet du glycérol et du sorbitol sur les modèles XRD des films minces HPMC ……………………………………………………………………………………………………………………… ..20

3.3.3 Effets du glycérol et du sorbitol sur les propriétés mécaniques des films minces HPMC ………………………………………………………………………………………………………………………… .21.

3.3.4 Effets du glycérol et du sorbitol sur les propriétés optiques des films HPMC …………………………………………………………………………………………………………………………… 22

3.3.5 L'influence du glycérol et du sorbitol sur la solubilité dans l'eau des films HPMC ………. 23

3.4 Résumé du chapitre ………………………………………… ………………………………………………… ..24

Chapitre 4 Effets des agents de réticulation sur les films d'emballage solubles en eau HPMC ………………………………………………………………………………………………………………………… 25

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

4.2 Section expérimentale ……………………………………………… ……………………………………… 25

4.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux ……………………………………… …………… 25

4.2.2 Préparation des échantillons ………………………………………… …………………………………… ..26

4.2.3 Test de caractérisation et de performance …………………………………… .. ………… .26

4.2.4 Traitement des données …………………………………………………………. ……………………………………… ..26

4.3 Résultats et discussion ………………………………………………………… ……………………………… 27

4.3.1 Spectre d'absorption infrarouge des films minces de Glutaraldéhyde-Cross-liké …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ..27 .27.

4.3.2 Modèles XRD de glutaraldéhyde réticulé HPMC Films minces ……………………… ..27

4.3.3 L'effet du glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau des films HPMC ………………… ..28

4.3.4 L'effet du glutaraldéhyde sur les propriétés mécaniques des films minces HPMC… 29

4.3.5 L'effet du glutaraldéhyde sur les propriétés optiques des films HPMC ………………… 29

4.4 Résumé du chapitre ………………………………………… …………………………………… .. 30

Chapitre 5 Film d'emballage soluble en eau HPMC Natural HPMC ……………………… ..31

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

5.2 Section expérimentale ……………………………………………… ………………………………………………… 31

5.2.1 Matériaux expérimentaux et instruments expérimentaux …………………………………………… 31

5.2.2 Préparation des échantillons ………………………………………… ……………………………………………… .32

5.2.3 Test de caractérisation et de performance …………………………………… .. ……………………… 32

5.2.4 Traitement des données ……………………………………………………. …………………………………………………… 33

5.3 Résultats et analyse ………………………………………… …………………………………………… …………… .33

5.3.1 Analyse FT-IR ………………………………………… …………………………………………… ………… 33

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

5.3.3 Propriétés antioxydantes ……………………………………… …………………………………………… 34

5.3.4 Solubilité dans l'eau ………………………………………… …………………………………………… …………… .35

5.3.5 Propriétés mécaniques ………………………………………… ………………………………………… ..36

5.3.6 Performance optique ……………………………………………… ……………………………………… 37

5.4 Résumé du chapitre ………………………………………… …………………………………………… ……… .37

Chapitre 6 Conclusion ……………………………………………………………. …………………………………… ..39

Références ………………………………………… ……………………………………………… ………………………… 40

Production de recherche pendant les études de diplôme ………………………………………… ……………………… ..44

Remerciements ………………………………………… ……………………………………………… ……………… .46

CHAPITRE UNE INTRODUCTION

En tant que nouveau matériau d'emballage vert, le film d'emballage soluble dans l'eau a été largement utilisé dans l'emballage de divers produits dans des pays étrangers (comme les États-Unis, le Japon, la France, etc.) [1]. Le film soluble dans l'eau, comme son nom l'indique, est un film plastique qui peut être dissous dans l'eau. Il est fait de matériaux polymères solubles dans l'eau qui peuvent se dissoudre dans l'eau et sont préparés par un processus spécifique de formation de film. En raison de ses propriétés spéciales, il est très adapté aux gens à emballer. Par conséquent, de plus en plus de chercheurs ont commencé à prêter attention aux exigences de la protection de l'environnement et de la commodité [2].

1.1 film soluble dans l'eau

À l'heure actuelle, les films solubles dans l'eau sont principalement des films solubles dans l'eau utilisant des matériaux à base de pétrole tels que l'alcool polyvinylique et l'oxyde de polyéthylène comme matières premières, et des films solubles dans l'eau utilisant des substances naturelles telles que l'amidon et les protéines comme matières premières.

1.1.1 Film soluble par l'alcool polyvinylique (PVA)

À l'heure actuelle, les films solubles dans l'eau les plus utilisés au monde sont principalement des films PVA solubles dans l'eau. Le PVA est un polymère vinyle qui peut être utilisé par les bactéries comme source de carbone et source d'énergie, et peut être décomposée sous l'action des bactéries et des enzymes [3]], qui appartient à une sorte de matériau de polymère biodégradable à faible prix, une excellente résistance à l'huile, une résistance aux solvants et des propriétés de barrière de gaz [4]. Le film PVA a de bonnes propriétés mécaniques, une forte adaptabilité et une bonne protection de l'environnement. Il a été largement utilisé et a un degré élevé de commercialisation. C'est de loin le film d'emballage soluble dans l'eau le plus utilisé et le plus grand sur le marché [5]. Le PVA a une bonne dégradabilité et peut être décomposé par des micro-organismes pour générer du CO2 et du H2O dans le sol [6]. La plupart des recherches sur les films solubles dans l'eau sont maintenant de les modifier et de les mélanger pour obtenir de meilleurs films solubles dans l'eau. Zhao Linlin, Xiong Hanguo [7] a étudié la préparation d'un film d'emballage soluble dans l'eau avec PVA comme principale matière première, et a déterminé le rapport de masse optimal par expérience orthogonale: amidon oxydé (O-ST) 20%, gélatine 5%, glycérol 16%, sulfate de sodium dodécyl (SDS) 4%. Après le séchage au micro-ondes du film obtenu, le temps soluble dans l'eau dans l'eau à température ambiante est de 101s.

À en juger par la situation de recherche actuelle, le film PVA est largement utilisé, faible coût et excellent dans diverses propriétés. C'est le matériau d'emballage soluble dans l'eau le plus parfait à l'heure actuelle. Cependant, en tant que matériau à base de pétrole, le PVA est une ressource non renouvelable et son processus de production de matières premières peut être pollué. Bien que les États-Unis, le Japon et d'autres pays l'ont inscrit comme une substance non toxique, sa sécurité est toujours ouverte à la question. L'inhalation et l'ingestion sont nocives pour le corps [8], et il ne peut pas être appelé une chimie verte complète.

1.1.2 Film soluble dans l'oxyde de polyéthylène (PEO)

L'oxyde de polyéthylène, également connu sous le nom d'oxyde de polyéthylène, est un polymère thermoplastique et soluble dans l'eau qui peut être mélangé avec de l'eau dans n'importe quel rapport à température ambiante [9]. La formule structurelle de l'oxyde de polyéthylène est H - (- OCH2CH2-) N-OH, et sa masse moléculaire relative affectera sa structure. Lorsque le poids moléculaire se trouve dans la plage de 200 ~ 20000, il est appelé polyéthylène glycol (PEG), et le poids moléculaire est supérieur à 20 000 peut être appelé oxyde de polyéthylène (PEO) [10]. Le PEO est une poudre granulaire fluide blanche, qui est facile à traiter et à façonner. Les films PEO sont généralement préparés en ajoutant des plastifiants, des stabilisateurs et des charges aux résines PEO par traitement thermoplastique [11].

Le film PEO est un film soluble dans l'eau avec une bonne solubilité dans l'eau à l'heure actuelle, et ses propriétés mécaniques sont également bonnes, mais le PEO a des propriétés relativement stables, des conditions de dégradation relativement difficiles et un processus de dégradation lent, qui a un certain impact sur l'environnement, et la plupart de ses fonctions principales peuvent être utilisées. Alternative du film PVA [12]. De plus, le PEO a également une certaine toxicité, il est donc rarement utilisé dans l'emballage des produits [13].

1.1.3 Film soluble dans l'eau d'amidon

L'amidon est un polymère moléculaire élevé naturel, et ses molécules contiennent un grand nombre de groupes hydroxyle, il y a donc une forte interaction entre les molécules d'amidon, de sorte que l'amidon est difficile à faire fondre et à traiter, et la compatibilité de l'amidon est mauvaise, et il est difficile d'interagir avec d'autres polymères. traités ensemble [14,15]. La solubilité dans l'eau de l'amidon est pauvre, et il faut beaucoup de temps pour gonfler dans l'eau froide, donc l'amidon modifié, c'est-à-dire l'amidon soluble dans l'eau, est souvent utilisé pour préparer des films solubles dans l'eau. Généralement, l'amidon est chimiquement modifié par des méthodes telles que l'estérification, l'éthérification, la greffe et la réticulation pour modifier la structure d'amidon originale, améliorant ainsi la solubilité dans l'eau de l'amidon [7,16].

Introduisez des liaisons éther dans les groupes d'amidon par des moyens chimiques ou utilisez de forts oxydants pour détruire la structure moléculaire inhérente de l'amidon pour obtenir l'amidon modifié avec de meilleures performances [17], et pour obtenir l'amidon soluble dans l'eau avec de meilleures propriétés de formation de film. Cependant, à basse température, le film d'amidon a des propriétés mécaniques extrêmement mauvaises et une mauvaise transparence, donc dans la plupart des cas, il doit être préparé en mélangeant avec d'autres matériaux tels que PVA, et la valeur d'utilisation réelle n'est pas élevée.

1.1.4 mince à base d'eau à base d'eau

La protéine est une substance macromoléculaire naturelle biologiquement active contenue chez les animaux et les plantes. Étant donné que la plupart des substances protéiques sont insolubles dans l'eau à température ambiante, il est nécessaire de résoudre la solubilité des protéines dans l'eau à température ambiante pour préparer des films solubles dans l'eau avec des protéines comme matériaux. Afin d'améliorer la solubilité des protéines, ils doivent être modifiés. Les méthodes de modification chimique courantes comprennent la déphtalimination, la phtaloamidation, la phosphorylation, etc. [18]; L'effet de la modification est de modifier la structure tissulaire de la protéine, augmentant ainsi la solubilité, la gélification, les fonctionnalités telles que l'absorption d'eau et la stabilité répondent aux besoins de production et de traitement. Les films solubles dans l'eau à base de protéines peuvent être produits en utilisant des déchets de produits agricoles et touchés tels que la gentillesse animale comme matières premières, ou en spécialisant dans la production de plantes riches en protéines pour obtenir des matières premières, sans avoir besoin de l'industrie pétrochimique, et les matériaux sont renouvelables et ont moins d'impact sur l'environnement [19]. Cependant, les films solubles dans l'eau préparés par la même protéine que la matrice ont de mauvaises propriétés mécaniques et une faible solubilité en eau à basse température ou à température ambiante, donc leur plage d'application est étroite.

Pour résumer, il est très important de développer un nouveau matériel de film d'emballage renouvelable et soluble dans l'eau avec d'excellentes performances pour améliorer les carences des films actuels solubles dans l'eau.

L'hydroxypropyl méthyl-cellulose (l'hydroxypropyl méthyl-cellulose, HPMC pour faire court) est un matériau polymère naturel, non seulement riche en ressources, mais aussi non toxique, inoffensif, à faible coût, non en concurrence avec les personnes pour la nourriture et une abondance de ressources renouvelables [20]. Il a une bonne solubilité dans l'eau et des propriétés de formation de films, et a les conditions de préparation des films d'emballage solubles dans l'eau.

1.2 Hydroxypropyl méthylcellulose

L'hydroxypropyl méthyl-cellulose (l'hydroxypropyl méthyl-cellulose, HPMC pour faire court), également abrégée sous forme d'hypromellose, est obtenue à partir de cellulose naturelle par traitement d'alcalisation, modification de l'éthérification, réaction de neutralisation et processus de lavage et de séchage. Un dérivé de cellulose soluble dans l'eau [21]. L'hydroxypropyl méthylcellulose a les caractéristiques suivantes:

(1) Sources abondantes et renouvelables. La matière première de l'hydroxypropyl méthylcellulose est la cellulose naturelle la plus abondante de la Terre, qui appartient à des ressources renouvelables organiques.

(2) respectueux de l'environnement et biodégradable. L'hydroxypropyl méthylcellulose est non toxique et inoffensive pour le corps humain et peut être utilisée dans les industries de la médecine et de l'alimentation.

(3) large gamme d'utilisations. En tant que matériau polymère soluble dans l'eau, l'hydroxypropyl méthylcellulose a une bonne solubilité dans l'eau, la dispersion, l'épaississement, la rétention d'eau et les propriétés de formation de films, et peut être largement utilisé dans les matériaux de construction, les textiles, etc., les aliments, les produits chimiques quotidiens, les revêtements et l'électronique et d'autres champs industriels [21].

1.2.1 Structure de l'hydroxypropyl méthylcellulose

Le HPMC est obtenu à partir de cellulose naturelle après alcalisation, et une partie de son éther de polyhydroxypropyle et du méthyle sont éthérifiées avec de l'oxyde de propylène et du chlorure de méthyle. Le degré de substitution méthylique HPMC commercialisé général varie de 1,0 à 2,0, et le degré de substitution moyen de l'hydroxypropyle varie de 0,1 à 1,0. Sa formule moléculaire est illustrée à la figure 1.1 [22]

En raison de la forte liaison hydrogène entre les macromolécules de cellulose naturelle, il est difficile de se dissoudre dans l'eau. La solubilité de la cellulose éthérifiée dans l'eau est significativement améliorée car les groupes éther sont introduits dans la cellulose éthérifiée, qui détruit les liaisons hydrogène entre les molécules de cellulose et augmente sa solubilité dans l'eau [23]]. L'hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC) est un éther mixte d'hydroxyalkyl alkyle typique [21], son unité de D-glucopyranose structurelle, son unité structurelle D-glucopyranose, contient de la méthoxy (-och3), de l'hydroxypropoxy (-och2 ch- (CH3) N OH) et de la compréhension non réactée des groupes hydroxyle, les éventuels éthers de la cellule est une compréhension des groupes d'hydroxyle, les éventuels éthers de la cellule, la compréhension des groupes hydroxyle, la révision de la compréhension, la compréhension des groupes d'hydroxy coordination et contribution de chaque groupe. - [OCH2CH (CH3)] N OH Le groupe hydroxyle à la fin du groupe N OH est un groupe actif, qui peut être plus alkylé et hydroxyalkylé, et la chaîne ramifiée est plus longue, ce qui a un certain effet plastifiant interne sur la chaîne macromoléculaire; -Och3 est un groupe de plafonnement final, le site de réaction sera inactivé après substitution et il appartient à un groupe hydrophobe à structure courte [21]. Les groupes hydroxyles sur la chaîne de branche nouvellement ajoutés et les groupes hydroxyle restant sur les résidus de glucose peuvent être modifiés par les groupes ci-dessus, entraînant des structures extrêmement complexes et des propriétés réglables dans une certaine plage d'énergie [24].

1.2.2 Solubilité dans l'eau de l'hydroxypropyl méthylcellulose

L'hydroxypropyl méthylcellulose a de nombreuses excellentes propriétés en raison de sa structure unique, dont la plus notable est sa solubilité dans l'eau. Il gonfle dans une solution colloïdale dans l'eau froide, et la solution a une certaine activité de surface, une transparence élevée et des performances stables [21]. L'hydroxypropyl méthylcellulose est en fait un éther de cellulose obtenu après que la méthylcellulose est modifiée par éthérification d'oxyde de propylène, de sorte qu'elle a toujours les caractéristiques de la solubilité dans l'eau froide et de l'insolubilité de l'eau chaude similaire à la méthylcellulose [21], et sa solubilité dans l'eau dans l'eau a été améliorée. La méthyl-cellulose doit être placée à 0 à 5 ° C pendant 20 à 40 minutes pour obtenir une solution de produit avec une bonne transparence et une viscosité stable [25]. La solution du produit d'hydroxypropyl méthylcellulose ne doit être qu'à 20-25 ° C pour obtenir une bonne stabilité et une bonne transparence [25]. Par exemple, l'hydroxypropyl méthylcellulose pulvérisée (forme granulaire de 0,2 à 0,5 mm) peut être facilement dissous dans l'eau à température ambiante sans refroidissement lorsque la viscosité de 4% de solution aqueuse atteint 2000 centipoise à 20 ° C.

1.2.3 Propriétés de formation de films de l'hydroxypropyl méthylcellulose

La solution d'hydroxypropyl méthylcellulose a d'excellentes propriétés de formation de film, qui peuvent fournir de bonnes conditions pour le revêtement des préparations pharmaceutiques. Le film de revêtement formé par lui est incolore, inodore, dur et transparent [21].

Yan Yanzhong [26] a utilisé un test orthogonal pour étudier les propriétés de formation de films de l'hydroxypropyl méthylcellulose. Le dépistage a été effectué à trois niveaux avec différentes concentrations et différents solvants comme facteurs. Les résultats ont montré que l'ajout de 10% d'hydroxypropyl méthylcellulose dans une solution d'éthanol à 50% avait les meilleures propriétés de formation de film et pouvait être utilisé comme matériau de formation de film pour des films de médicaments à libération prolongée.

1.1 Modification de la plastification du film d'hydroxypropyl méthylcellulose

En tant que ressource renouvelable naturelle, le film préparé à partir de la cellulose en tant que matière première a une bonne stabilité et une bonne procédabilité, et est biodégradable après avoir été jeté, ce qui est inoffensif pour l'environnement. Cependant, les films de cellulose non plastifiés ont une mauvaise ténacité et la cellulose peut être plastifiée et modifiée.

[27] ont utilisé le citrate de triéthyle et le citrate d'acétyl tétrabutyl pour plassifier et modifier le propionate d'acétate de cellulose. Les résultats ont montré que l'allongement à la rupture du film de propionate d'acétate de cellulose a été augmenté de 36% et 50% lorsque la fraction de masse du citrate de triéthyle et de l'acétyl tétrabutyl citrate était de 10%.

Luo Qiushi et al [28] ont étudié les effets des plastifiants glycérol, de l'acide stéarique et du glucose sur les propriétés mécaniques des membranes de méthylcellulose. Les résultats ont montré que le taux d'allongement de la membrane méthyl-cellulose était meilleur lorsque la teneur en glycérol était de 1,5%, et le rapport allongement de la membrane méthyl-cellulose était meilleur lorsque le contenu d'addition de glucose et d'acide stéarique était de 0,5%.

Le glycérol est un liquide incolore, sucré, clair et visqueux avec un goût sucré chaud, communément appelé glycérine. Convient pour l'analyse des solutions aqueuses, des adoucisseurs, des plastifiants, etc. Il peut être dissous avec de l'eau dans n'importe quelle proportion, et la solution de glycérol à faible concentration peut être utilisée comme huile lubrifiante pour hydrater la peau. Sorbitol, poudre hygroscopique blanche ou poudre cristalline, flocons ou granules, sans odor. Il a les fonctions d'absorption de l'humidité et de rétention d'eau. L'ajout d'un peu dans la production de chewing-gum et de bonbons peut garder les aliments doux, améliorer l'organisation et réduire le durcissement et jouer le rôle du sable. Le glycérol et le sorbitol sont tous deux des substances solubles dans l'eau, qui peuvent être mélangées avec des éthers de cellulose solubles dans l'eau [23]. Ils peuvent être utilisés comme plastifiants pour la cellulose. Après avoir ajouté, ils peuvent améliorer la flexibilité et l'allongement à la rupture des films de cellulose. [29]. Généralement, la concentration de la solution est de 2 à 5% et la quantité de plastifiant est de 10 à 20% de l'éther de cellulose. Si la teneur en plastifiant est trop élevée, le phénomène de rétrécissement de la déshydratation colloïde se produira à haute température [30].

1.2 Modification de réticulation du film d'hydroxypropyl méthylcellulose

Le film soluble dans l'eau a une bonne solubilité dans l'eau, mais il ne devrait pas se dissoudre rapidement lorsqu'il est utilisé à certaines occasions, tels que les sacs d'emballage de semences. Les graines sont enveloppées d'un film soluble dans l'eau, qui peut augmenter le taux de survie des graines. À l'heure actuelle, afin de protéger les graines, il n'est pas prévu que le film se dissout rapidement, mais le film devrait d'abord jouer un certain effet de rétention d'eau sur les graines. Par conséquent, il est nécessaire de prolonger le temps soluble dans l'eau du film. [21].

La raison pour laquelle l'hydroxypropyl méthylcellulose a une bonne solubilité dans l'eau est qu'il existe un grand nombre de groupes hydroxyles dans sa structure moléculaire, et ces groupes hydroxyles peuvent subir une réaction réticole avec des aldéhydes pour faire de l'hydroxypropyl méthylcellulose La réduction de la solubilité dans l'eau du film d'hydroxypropyl méthylcellulose, et la réaction de réticulation entre les groupes hydroxyle et les aldéhydes généreront de nombreuses liaisons chimiques, ce qui peut également améliorer les propriétés mécaniques du film dans une certaine mesure. Les aldéhydes réticulés avec de l'hydroxypropyl méthylcellulose comprennent le glutaraldéhyde, le glyoxal, le formaldéhyde, etc. Parmi eux, le glutaraldéhyde a deux groupes aldéhyde, et la réaction de liaison croisée est rapide, et le glutaraldéhyde est un désinfecant couramment utilisé. Il est relativement sûr, donc le glutaraldéhyde est généralement utilisé comme agent de réticulation pour les éthers. La quantité de ce type d'agent de réticulation dans la solution est généralement de 7 à 10% du poids de l'éther. La température de traitement est d'environ 0 à 30 ° C et le temps est de 1 à 120 minutes [31]. La réaction de réticulation doit être effectuée dans des conditions acides. Tout d'abord, un acide inorganique fort ou un acide carboxylique organique est ajouté à la solution pour ajuster le pH de la solution à environ 4-6, puis des aldéhydes sont ajoutés pour effectuer la réaction de réticulation [32]. Les acides utilisés comprennent le HCl, le H2SO4, l'acide acétique, l'acide citrique, etc. L'acide et l'aldéhyde peuvent également être ajoutés en même temps pour faire en sorte que la solution effectue la réaction de réticulation dans la gamme de pH souhaitée [33].

1.3 Propriétés antioxydantes des films d'hydroxypropyl méthylcellulose

L'hydroxypropyl méthylcellulose est riche en ressources, facile à former un film et a un bon effet frais. En tant que conservateur alimentaire, il a un grand potentiel de développement [34-36].

Zhuang Rongyu [37] a utilisé un film comestible hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC), l'a enduit sur la tomate, puis l'a stocké à 20 ° C pendant 18 jours pour étudier son effet sur la fermeté et la couleur des tomates. Les résultats montrent que la dureté de la tomate avec revêtement HPMC est plus élevée que celle sans revêtement. Il a également été prouvé que le film comestible HPMC pouvait retarder le changement de couleur des tomates du rose au rouge lorsqu'il est stocké à 20 ℃.

[38] ont étudié les effets du traitement du revêtement hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC) sur la qualité, la synthèse des anthocyanes et l'activité antioxydante des fruits de la baie «Wuzhong» pendant le stockage à froid. Les résultats ont montré que les performances anti-oxydation de Bayberry traitées avec un film HPMC étaient améliorées et que le taux de désintégration pendant le stockage a été diminué, et l'effet du film HPMC à 5% était le meilleur.

Wang Kaikai et al. [39] ont utilisé le fruit de la baie «Wuzhong» comme matériau de test pour étudier l'effet du revêtement hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC) complexé sur la riboflavine sur la qualité et les propriétés antioxydantes des fruits de la baie de l'ostharvest pendant 1 ℃. effet de l'activité. Les résultats ont montré que le fruit de baie à revêtement HPMC de la riboflavine était plus efficace que le revêtement unique de riboflavine ou de HPMC, réduisant efficacement le taux de désintégration des fruits de la baie pendant le stockage, prolongeant ainsi la période de stockage des fruits.

Ces dernières années, les gens ont des exigences de plus et plus élevées pour la sécurité alimentaire. Les chercheurs au pays et à l'étranger ont progressivement déplacé leur orientation de recherche des additifs alimentaires aux matériaux d'emballage. En ajoutant ou en pulvérisant des antioxydants dans des matériaux d'emballage, ils peuvent réduire l'oxydation des aliments. L'effet du taux de désintégration [40]. Les antioxydants naturels ont été largement préoccupés en raison de leur forte sécurité et de leurs bons effets sur la santé sur le corps humain [40,41].

L'antioxydant des feuilles de bambou (AOB pour faire court) est un antioxydant naturel avec un parfum de bambou naturel unique et une bonne solubilité dans l'eau. Il a été répertorié dans le National Standard GB2760 et a été approuvé par le ministère de la Santé en tant qu'antioxydant pour les aliments naturels. Il peut également être utilisé comme additif alimentaire pour les produits de viande, les produits aquatiques et les aliments gonflés [42].

Sun Lina etc. [42] a examiné les principaux composants et propriétés des antioxydants des feuilles de bambou et a introduit l'application d'antioxydants à feuilles de bambou dans les aliments. Ajoutant 0,03% de l'AOB à la mayonnaise fraîche, l'effet antioxydant est le plus évident à ce moment. Par rapport à la même quantité d'antioxydants de polyphénol de thé, son effet antioxydant est évidemment meilleur que celui des polyphénols de thé; Ajoutant 150% à la bière à Mg / L, les propriétés antioxydantes et la stabilité du stockage de la bière sont considérablement augmentées et la bière a une bonne compatibilité avec le corps du vin. Tout en garantissant la qualité d'origine du corps du vin, il augmente également l'arôme et le goût moelleux des feuilles de bambou [43].

En résumé, l'hydroxypropyl méthylcellulose a de bonnes propriétés de formation de films et d'excellentes performances. Il s'agit également d'un matériau vert et dégradable, qui peut être utilisé comme film d'emballage dans le domaine de l'emballage [44-48]. Le glycérol et le sorbitol sont tous deux des plastifiants solubles dans l'eau. L'ajout de glycérol ou de sorbitol à la solution de formation de films de cellulose peut améliorer la ténacité du film d'hydroxypropyl méthylcellulose, augmentant ainsi l'allongement à la pause du film [49-51]. Le glutaraldéhyde est un désinfectant couramment utilisé. Par rapport aux autres aldéhydes, il est relativement sûr et a un groupe de dialdéhyde dans la molécule, et la vitesse de réticulation est relativement rapide. Il peut être utilisé comme modification de réticulation du film d'hydroxypropyl méthylcellulose. Il peut ajuster la solubilité dans l'eau du film, afin que le film puisse être utilisé à plus de reprises [52-55]. L'ajout d'antioxydants des feuilles de bambou au film d'hydroxypropyl méthylcellulose pour améliorer les propriétés antioxydantes du film d'hydroxypropyl méthylcellulose et élargir son application dans les emballages alimentaires.

1.4 Proposition du sujet

D'après la situation de recherche actuelle, les films solubles dans l'eau sont principalement composés de films en PVA, de films PEO, de films à base d'amidon et à base de protéines. En tant que matériau à base de pétrole, le PVA et le PEO sont des ressources non renouvelables et le processus de production de leurs matières premières peut être pollué. Bien que les États-Unis, le Japon et d'autres pays l'ont inscrit comme une substance non toxique, sa sécurité est toujours ouverte à la question. L'inhalation et l'ingestion sont nocives pour le corps [8], et il ne peut pas être appelé une chimie verte complète. Le processus de production des matériaux solubles dans l'eau à base d'amidon et à base de protéines est fondamentalement inoffensif et le produit est sûr, mais ils ont les inconvénients de la formation de films durs, de l'allongement faible et de la rupture facile. Par conséquent, dans la plupart des cas, ils doivent être préparés en mélangeant avec d'autres matériaux tels que PVA. La valeur d'utilisation n'est pas élevée. Par conséquent, il est d'une grande importance de développer un nouveau matériel de film d'emballage renouvelable et soluble dans l'eau avec d'excellentes performances pour améliorer les défauts du film soluble dans l'eau actuel.

L'hydroxypropyl méthylcellulose est un matériau en polymère naturel, qui est non seulement riche en ressources, mais aussi renouvelable. Il a une bonne solubilité dans l'eau et des propriétés de formation de films, et a les conditions de préparation des films d'emballage solubles dans l'eau. Par conséquent, cet article a l'intention de préparer un nouveau type de film d'emballage soluble dans l'eau avec de l'hydroxypropyl méthylcellulose comme matière première, et d'optimiser systématiquement ses conditions de préparation et son rapport, et ajouter des plastifiants appropriés (glycérol et sorbitol). ), agent de réticulation (glutaraldéhyde), antioxydant (antioxydant des feuilles de bambou), et améliorer leurs propriétés, afin de préparer le groupe hydroxypropyle avec de meilleures propriétés compréhensives telles que les propriétés mécaniques, les propriétés optiques, la solubilité de l'eau et les propriétés antioxydantes. Le film d'emballage soluble dans l'eau de méthylcellulose est d'une grande importance pour son application en tant que film d'emballage soluble dans l'eau.

1.5 Contenu de recherche

Le contenu de la recherche est le suivant:

1) Le film d'emballage soluble dans l'eau HPMC a été préparé par une méthode de formation de film de casting de solution, et les propriétés du film ont été analysées pour étudier l'influence de la concentration du liquide de formation de film HPMC et la température de formation de film sur la performance du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC.

2) Étudier les effets des plastifiants de glycérol et de sorbitol sur les propriétés mécaniques, la solubilité dans l'eau et les propriétés optiques des films d'emballage solubles dans l'eau HPMC.

3) Étudier l'effet de l'agent de réticulation du glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau, les propriétés mécaniques et les propriétés optiques des films d'emballage solubles dans l'eau HPMC.

4) Préparation du film d'emballage soluble dans l'eau AOB / HPMC. La résistance à l'oxydation, la solubilité dans l'eau, les propriétés mécaniques et les propriétés optiques des films minces AOB / HPMC ont été étudiées.

Chapitre 2 Préparation et propriétés du film d'emballage hydroxypropyl méthyl-cellulose soluble dans l'eau

2.1 Introduction

L'hydroxypropyl méthylcellulose est un dérivé de cellulose naturel. Il est non toxique, non polluant, renouvelable, chimiquement stable et a une bonne solubilité en eau et des propriétés de formation de films. Il s'agit d'un matériau potentiel de film d'emballage soluble dans l'eau.

Ce chapitre utilisera l'hydroxypropyl méthylcellulose comme matière première pour préparer une solution d'hydroxypropyl méthylcellulose avec une fraction de masse de 2% à 6%, préparez le film d'emballage soluble par eau par la méthode de casting de solution et étudient les effets liquides de la concentration et de la concentration dans le film sur les properties mécaniques, optiques et à l'eau. Les propriétés cristallines du film ont été caractérisées par la diffraction des rayons X, et la résistance à la traction, l'allongement à la rupture, la transmittance de la lumière et la brume du film d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose soluble dans l'eau et la solubilité d'eau.

2.2 Département expérimental

2.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux

2.2.2 Préparation du spécimen

1) Pestement: Pesez une certaine quantité d'hydroxypropyl méthylcellulose avec un équilibre électronique.

2) Dissolution: Ajouter l'hydroxypropyl méthylcellulose pesé à l'eau déionisée préparée, remuer à température et pression normales jusqu'à ce qu'elle soit complètement dissoute, puis laissez-la supporter pendant une certaine période de temps (diffoaming) pour obtenir une certaine concentration de composition. liquide membranaire. Formulé à 2%, 3%, 4%, 5% et 6%.

3) Formation de film: ① Préparation de films avec différentes concentrations de formulaires: Injecter des solutions de formation de films HPMC de différentes concentrations dans des boîtes de Pétri en verre pour lancer des films, et les placer dans un four à sécher explosif à 40 à 50 ° C pour sécher et former des films. Un film d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose soluble dans l'eau avec une épaisseur de 25 à 50 μm est préparé, et le film est décollé et placé dans une boîte de séchage pour une utilisation. ②Préparation de films minces à différentes températures de formation de films (températures pendant le séchage et la formation de films): injectez la solution de formation de film avec une concentration de 5% de HPMC dans une boîte de pétri en verre et coulé des films à différentes températures (30 ~ 70 ° C) Le film a été séché dans un four de séchage à l'air forcé. Le film d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose soluble dans l'eau avec une épaisseur d'environ 45 μm a été préparé, et le film a été décollé et placé dans une boîte de séchage pour une utilisation. Le film d'emballage soluble dans l'eau hydroxypropyl méthylcellulose préparé est appelé film HPMC pour Short.

2.2.3 Caractérisation et mesure des performances

2.2.3.1 Analyse de diffraction des rayons X large angle (XRD)

La diffraction des rayons X large angle (XRD) analyse l'état cristallin d'une substance au niveau moléculaire. Le diffractomètre aux rayons X du type ARL / XTRA produit par Thermo ARL Company en Suisse a été utilisé pour la détermination. Conditions de mesure: la source de rayons X était une lignée Cu-Kα filtrée au nickel (40kV, 40mA). L'angle de balayage est de 0 ° à 80 ° (2θ). Vitesse de balayage 6 ° / min.

2.2.3.2 Propriétés mécaniques

La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film sont utilisés comme critères pour juger ses propriétés mécaniques, et la résistance à la traction (résistance à la traction) fait référence à la contrainte lorsque le film produit la déformation plastique uniforme maximale, et l'unité est MPA. L'allongement à Break (Breaking Elongation) fait référence au rapport de l'allongement lorsque le film est brisé sur la longueur d'origine, exprimé en%. Selon GB13022-92, TYPRON (5943) de type miniature électronique de traction de traction de la traction de la traction de la traction de la traction des équipements d'instron (shanghai), selon le test de gb13022-92 pour les propriétés de traction des films plastiques, les tests à 25 ° C, 50% RH, sélectionnez des échantillons avec une épaisseur uniforme et une surface propre sans impurités sont testées.

2.2.3.3 Propriétés optiques

Les propriétés optiques sont un indicateur important de la transparence des films d'emballage, comprenant principalement la transmittance et la brume du film. La transmittance et la brume des films ont été mesurées à l'aide d'un testeur de brume de transmittance. Choisissez un échantillon d'essai avec une surface propre et sans plis, placez-le doucement sur le support de test, réparez-le avec une tasse d'aspiration et mesurez la transmittance légère et la brume du film à température ambiante (25 ° C et 50% RH). L'échantillon est testé 3 fois et la valeur moyenne est prélevée.

2.2.3.4 Solubilité dans l'eau

Coupez un film de 30 mm × 30 mm avec une épaisseur d'environ 45 μm, ajoutez 100 ml d'eau à un bécher de 200 ml, placez le film au centre de la surface de l'eau calme et mesurez le temps pour que le film disparaisse complètement [56]. Chaque échantillon a été mesuré 3 fois et la valeur moyenne a été prélevée, et l'unité était min.

2.2.4 Traitement des données

Les données expérimentales ont été traitées par Excel et tracées par le logiciel Origin.

2.3 Résultats et discussion

2.3.1.1 Modèles XRD de films minces HPMC sous différentes concentrations de solution de formation de films

Fig.2.1 Xrd de films HPMC sous différents contenus de HP

La diffraction des rayons X à grands angles est l'analyse de l'état cristallin des substances au niveau moléculaire. La figure 2.1 est le modèle de diffraction XRD des films minces HPMC sous différentes concentrations de solution de format de film. Il existe deux pics de diffraction [57-59] (près de 9,5 ° et 20,4 °) dans le film HPMC sur la figure. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la concentration de HPMC, les pics de diffraction du film HPMC autour de 9,5 ° et 20,4 ° sont d'abord améliorés. puis affaibli, le degré de disposition moléculaire (arrangement ordonné) a d'abord augmenté puis diminué. Lorsque la concentration est de 5%, la disposition ordonnée des molécules HPMC est optimale. La raison du phénomène ci-dessus peut être qu'avec l'augmentation de la concentration de HPMC, le nombre de noyaux cristallins dans la solution de formation de film augmente, ce qui rend la disposition moléculaire HPM plus régulière. Lorsque la concentration de HPMC dépasse 5%, le pic de diffraction XRD du film s'affaiblit. Du point de vue de la disposition de la chaîne moléculaire, lorsque la concentration de HPMC est trop grande, la viscosité de la solution de formation de film est trop élevée, ce qui rend difficile pour les chaînes moléculaires de se déplacer et ne peut pas être organisée dans le temps, entraînant ainsi le degré d'ordre des films HPMC.

2.3.1.2 Propriétés mécaniques des films minces HPMC sous différentes concentrations de solution de formation de film.

La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film sont utilisés comme critères pour juger ses propriétés mécaniques, et la résistance à la traction se réfère à la contrainte lorsque le film produit la déformation plastique uniforme maximale. L'allongement à la pause est le rapport du déplacement de la longueur originale du film à la pause. La mesure des propriétés mécaniques du film peut juger de son application dans certains domaines.

Fig.2.2 L'effet de différents contenus du HPMC sur les propriétés mécaniques des films HPMC

D'après la figure 2.2, la tendance changeante de la résistance à la traction et de l'allongement à la rupture du film HPMC sous différentes concentrations de solution de formation de film, on peut voir que la résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film HPMC ont augmenté en premier avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film HPMC. Lorsque la concentration en solution est de 5%, les propriétés mécaniques des films HPMC sont meilleures. En effet, lorsque la concentration liquide de formage de film est faible, la viscosité de la solution est faible, l'interaction entre les chaînes moléculaires est relativement faible et les molécules ne peuvent pas être disposées de manière ordonnée, de sorte que la capacité de cristallisation du film est faible et ses propriétés mécaniques sont médiocres; Lorsque la concentration liquide en formation de film est de 5%, les propriétés mécaniques atteignent la valeur optimale; Alors que la concentration du liquide de formation de film continue d'augmenter, la coulée et la diffusion de la solution deviennent plus difficiles, entraînant une épaisseur inégale du film HPMC obtenu et plus de défauts de surface [60], entraînant une diminution des propriétés mécaniques des films HPMC. Par conséquent, la concentration de 5% de solution de formation de film HPMC est la plus appropriée. La performance du film obtenu est également meilleure.

2.3.1.3 Propriétés optiques des films minces HPMC sous différentes concentrations de solution de formation de films

Dans les films d'emballage, la transmittance de la lumière et la brume sont des paramètres importants indiquant la transparence du film. La figure 2.3 montre l'évolution des tendances de la transmittance et de la brume des films HPMC sous différentes concentrations de liquide de formation de film. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film HPMC, la transmittance du film HPMC a progressivement diminué et la brume a augmenté de manière significative avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film.

Fig.2.3 L'effet de différents contenus du HPMC sur la propriété optique des films HPMC

Il y a deux raisons principales: premièrement, du point de vue de la concentration de nombre de la phase dispersée, lorsque la concentration est faible, la concentration de nombre a un effet dominant sur les propriétés optiques du matériau [61]. Par conséquent, avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film HPMC, les densités du film sont réduites. La transmittance de la lumière a diminué de manière significative et la brume a augmenté de manière significative. Deuxièmement, à partir de l'analyse du processus de réalisation de films, cela peut être dû au fait que le film a été réalisé par la méthode de formation de film de casting de solution. L'augmentation de la difficulté de l'allongement entraîne la diminution de la douceur de la surface du film et la diminution des propriétés optiques du film HPMC.

2.3.1.4 Solubilité dans l'eau des films minces HPMC sous différentes concentrations de liquide de formation de films

La solubilité dans l'eau des films solubles dans l'eau est liée à leur concentration de films. Découpez des films de 30 mm × 30 mm réalisés avec différentes concentrations de formation de films et marquez le film avec «+» pour mesurer le temps pour que le film disparaisse complètement. Si le film s'enroule ou colle aux murs du bécher, retestez. La figure 2.4 est le diagramme tendance de la solubilité dans l'eau des films HPMC sous différentes concentrations de liquide de formage de film. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la concentration de liquide de formage de film, le temps soluble dans l'eau des films HPMC devient plus long, ce qui indique que la solubilité dans l'eau des films HPMC diminue. On suppose que la raison peut être qu'avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film HPMC, la viscosité de la solution augmente, et la force intermoléculaire se renforce après gélification, entraînant l'affaiblissement de la diffusivité du film HPMC dans l'eau et la diminution de la solubilité dans l'eau.

Fig.2.4 L'effet de différents contenus du HPMC sur la solubilité en eau des films HPMC

2.3.2 Effet de la température de la formation des films sur les films minces HPMC

2.3.2.1 Modèles XRD de films minces HPMC à différents films de formation de films

Fig.2.5 Xrd de films HPMC sous différents films de formation de films

La figure 2.5 montre les modèles XRD des films minces HPMC à différentes températures de formation de films. Deux pics de diffraction à 9,5 ° et 20,4 ° ont été analysés pour le film HPMC. Du point de vue de l'intensité des pics de diffraction, avec l'augmentation de la température de formation de film, les pics de diffraction aux deux endroits ont d'abord augmenté puis affaiblir, et la capacité de cristallisation a d'abord augmenté puis diminué. Lorsque la température de formation de film était de 50 ° C, la disposition ordonnée des molécules HPMC du point de vue de l'effet de la température sur la nucléation homogène, lorsque la température est basse, la viscosité de la solution est élevée, le taux de croissance des noyaux cristallins est petit et la cristallisation est difficile; À mesure que la température de formation de film augmente progressivement, le taux de nucléation augmente, le mouvement de la chaîne moléculaire est accéléré, la chaîne moléculaire est facilement disposée autour du noyau cristallin d'une manière ordonnée, et il est plus facile de former une cristallisation, donc la cristallisation atteindra la valeur maximale à une certaine température; Si la température de formation de film est trop élevée, le mouvement moléculaire est trop violent, la formation du noyau cristallin est difficile et la formation de l'efficacité nucléaire est faible et il est difficile de former des cristaux [62,63]. Par conséquent, la cristallinité des films HPMC augmente d'abord puis diminue avec l'augmentation de la température de formage du film.

2.3.2.2 Propriétés mécaniques des films minces de HPMC à différents films de formation de films

Le changement de température de formage du film aura un certain degré d'influence sur les propriétés mécaniques du film. La figure 2.6 montre la tendance changeante de la résistance à la traction et de l'allongement à la rupture des films HPMC à différentes températures de formation de films. Dans le même temps, il a montré une tendance à augmenter d'abord, puis à diminuer. Lorsque la température de formage du film était de 50 ° C, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film HPMC ont atteint les valeurs maximales, qui étaient respectivement de 116 MPa et 32%.

Fig.2.6 L'effet de la température de formage de film sur les propriétés mécaniques des films HPMC

Du point de vue de la disposition moléculaire, plus la disposition ordonnée des molécules est grande, meilleure est la résistance à la traction [64]. À partir de la figure 2.5 des modèles XRD des films HPMC à différentes températures de formation de films, on peut voir qu'avec l'augmentation de la température de formation de film, la disposition ordonnée des molécules HPMC augmente d'abord puis diminue. Lorsque la température de formation de film est de 50 ° C, le degré de disposition ordonnée est le plus important, donc la résistance à la traction des films HPMC augmente d'abord, puis diminue avec l'augmentation de la température de formage du film, et la valeur maximale apparaît à la température de formage du film de 50 ℃. L'allongement à la pause montre une tendance à augmenter d'abord puis à diminuer. La raison peut être qu'avec l'augmentation de la température, la disposition ordonnée des molécules augmente d'abord puis diminue, et la structure cristalline formée dans la matrice polymère est dispersée dans la matrice polymère imprystallisée. Dans la matrice, une structure physique réticulée est formée, qui joue un certain rôle dans le durcissement [65], favorisant ainsi l'allongement à la rupture du film HPMC pour apparaître un pic à la température de formation de film de 50 ° C.

2.3.2.3 Propriétés optiques des films HPMC à différents films formant des températures

La figure 2.7 est la courbe de changement des propriétés optiques des films HPMC à différentes températures de formation de films. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la température de formation de film, la transmittance du film HPMC augmente progressivement, la brume diminue progressivement et les propriétés optiques du film HPMC deviennent progressivement meilleures.

Fig.2.7 L'effet de la température de formage de film sur la propriété optique de HPMC

Selon l'influence de la température et des molécules d'eau sur le film [66], lorsque la température est basse, les molécules d'eau existent en HPMC sous la forme d'une eau liée, mais cette eau liée se volatisera progressivement et le HPMC est à l'état de verre. La volatilisation du film forme des trous dans HPMC, puis la diffusion est formée aux trous après irradiation légère [67], de sorte que la transmittance légère du film est faible et la brume est élevée; À mesure que la température augmente, les segments moléculaires du HPMC commencent à se déplacer, les trous formés après la volatilisation de l'eau sont remplis, les trous diminuent progressivement, le degré de diffusion de la lumière aux trous diminue et la transmission augmente [68], de sorte que la transmittance de la lumière augmente et que la brume diminue.

2.3.2.4 Solubilité dans l'eau des films HPMC à différents films formant des températures

La figure 2.8 montre les courbes de solubilité dans l'eau des films HPMC à différents films de films. On peut voir à partir de la figure que le temps de solubilité dans l'eau des films HPMC augmente avec l'augmentation de la température de formage du film, c'est-à-dire que la solubilité dans l'eau des films HPMC s'aggrave. Avec l'augmentation de la température de formation de film, le taux d'évaporation des molécules d'eau et le taux de gélification sont accélérés, le mouvement des chaînes moléculaires est accéléré, l'espacement moléculaire est réduit et l'agencement moléculaire à la surface du film est plus dense, ce qui rend difficile pour les molécules d'eau qui entrent entre les molécules HPMC. La solubilité dans l'eau est également réduite.

Fig.2.8 L'effet de la température de formage du film sur la solubilité dans l'eau du film HPMC

2.4 Résumé de ce chapitre

Dans ce chapitre, l'hydroxypropyl méthylcellulose a été utilisé comme matière première pour préparer un film d'emballage soluble dans l'eau HPMC par une méthode de formation de film de casting de solution. La cristallinité du film HPMC a été analysée par diffraction XRD; Les propriétés mécaniques du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC ont été testées et analysées par une machine à test de traction universelle micro-électronique, et les propriétés optiques du film HPMC ont été analysées par un testeur de brume de transmission léger. Le temps de dissolution dans l'eau (temps de solubilité de l'eau) est utilisé pour analyser sa solubilité dans l'eau. Les conclusions suivantes sont tirées de la recherche ci-dessus:

1) Les propriétés mécaniques des films HPMC ont d'abord augmenté puis ont diminué avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film, puis ont augmenté puis ont diminué avec l'augmentation de la température de formation de film. Lorsque la concentration de la solution de formation de film HPMC était de 5% et que la température de formation de film était de 50 ° C, les propriétés mécaniques du film sont bonnes. À l'heure actuelle, la résistance à la traction est d'environ 116 MPa et l'allongement à la pause est d'environ 31%;

2) Les propriétés optiques des films HPMC diminuent avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film et augmentent progressivement avec l'augmentation de la température de formation de film; Considérez de manière globale que la concentration de la solution de formation de film ne doit pas dépasser 5% et que la température de formation de film ne doit pas dépasser 50 ° C

3) La solubilité dans l'eau des films HPMC a montré une tendance à la baisse avec l'augmentation de la concentration de la solution de formation de film et l'augmentation de la température de formation de film. Lorsque la concentration de 5% de solution de formage de film HPMC et la température de formation de film de 50 ° C ont été utilisées, le temps de diffusion d'eau du film était de 55 min.

Chapitre 3 Effets des plastifiants sur les films d'emballage solubles dans l'eau HPMC

3.1 Introduction

En tant que nouveau type de matériau en polymère naturel, le film d'emballage soluble dans l'eau HPMC a une bonne perspective de développement. L'hydroxypropyl méthylcellulose est un dérivé de cellulose naturelle. Il est non toxique, non polluant, renouvelable, chimiquement stable et a de bonnes propriétés. Soluble dans l'eau et formant le film, c'est un matériel de film d'emballage soluble pour l'eau potentiel.

Le chapitre précédent a discuté de la préparation du film d'emballage soluble dans l'eau HPMC en utilisant l'hydroxypropyl méthylcellulose comme matière première par solution de méthode de formation de films, et l'effet de la concentration liquide de films de films et de la température de formation de film sur le film d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose soluble dans l'eau. Impact de la performance. Les résultats montrent que la résistance à la traction du film est d'environ 116 MPa et que l'allongement à la rupture est de 31% dans les conditions de concentration et de processus optimales. La ténacité de ces films est médiocre dans certaines applications et nécessite une amélioration supplémentaire.

Dans ce chapitre, l'hydroxypropyl méthylcellulose est toujours utilisé comme matière première, et le film d'emballage soluble dans l'eau est préparé par une méthode de formation de films de casting de solution. , allongement à la pause), propriétés optiques (transmittance, brume) et solubilité dans l'eau.

3.2 Département expérimental

3.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux

Tableau 3.1 Matériaux et spécifications expérimentales

Tableau 3.2 Instruments et spécifications expérimentales

3.2.2 Préparation des échantillons

1) pesée: pesez une certaine quantité d'hydroxypropyl méthylcellulose (5%) et de sorbitol (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%) avec un équilibre électronique et utiliser une seringue pour mesurer l'alcool de glycérol (0,05%, 0,15%, 0,25%, 0,35%, 0,45%).

2) Dissolution: ajouter l'hydroxypropyl méthylcellulose pesé dans l'eau déionisée préparée, remuer à température et pression normales jusqu'à ce qu'elle soit complètement dissoute, puis ajouter respectivement le glycérol ou le sorbitol dans différentes fractions de masse. Dans la solution d'hydroxypropyl méthylcellulose, remuer pendant une période de temps pour le faire unialement mélangé et le laisser reposer pendant 5 minutes (dédouage) pour obtenir une certaine concentration de liquide de formation de film.

3) Making Film: Injectez le liquide de formage de film dans une boîte de Pétri en verre et jetez-le pour former un film, laissez-le reposer pendant une certaine période de temps pour le faire gel, puis le mettre dans un four à sécher à sécher pour sécher et former un film pour faire un film avec une épaisseur de 45 μm. Une fois le film placé dans une boîte de séchage pour une utilisation.

3.2.3 Test de caractérisation et de performance

3.2.3.1 Analyse de spectroscopie d'absorption infrarouge (FT-IR)

La spectroscopie d'absorption infrarouge (FTIR) est une méthode puissante pour caractériser les groupes fonctionnels contenus dans la structure moléculaire et pour identifier les groupes fonctionnels. Le spectre d'absorption infrarouge du film d'emballage HPMC a été mesuré à l'aide d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier Nicolet 5700 produit par Thermoelectric Corporation. La méthode du film mince a été utilisée dans cette expérience, la plage de balayage était de 500 à 4000 cm-1, et le nombre de balayage était de 32. Les films d'échantillons ont été séchés dans un four de séchage à 50 ° C pendant 24 h pour la spectroscopie infrarouge.

3.2.3.2 Analyse de diffraction des rayons X large angle (XRD): Identique à 2.2.3.1

3.2.3.3 Détermination des propriétés mécaniques

La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film sont utilisés comme paramètres pour juger ses propriétés mécaniques. L'allongement à la rupture est le rapport du déplacement à la longueur originale lorsque le film est cassé, en%. À l'aide de l'équipement de test de test de traction universel de traction universel de la traction universelle miniature (5943), conformément à la méthode d'essai GB13022-92 pour les propriétés de traction des films plastiques, les tests à 25 ° C, 50% RH, sélectionnez des échantillons avec une épaisseur uniforme et une surface propre sans imputés sont testées.

3.2.3.4 Détermination des propriétés optiques: Identique à 2.2.3.3

3.2.3.5 Détermination de la solubilité dans l'eau

Coupez un film de 30 mm × 30 mm avec une épaisseur d'environ 45 μm, ajoutez 100 ml d'eau à un bécher de 200 ml, placez le film au centre de la surface de l'eau calme et mesurez le temps pour que le film disparaisse complètement [56]. Chaque échantillon a été mesuré 3 fois et la valeur moyenne a été prélevée, et l'unité était min.

3.2.4 Traitement des données

Les données expérimentales ont été traitées par Excel et le graphique a été dessiné par le logiciel Origin.

3.3 Résultats et discussion

3.3.1 Effets du glycérol et du sorbitol sur le spectre d'absorption infrarouge des films HPMC

(a) Glycérol (b) Sorbitol

Fig.3.1 FT-IR des films HPMC sous différents concentrats de glycérol ou de sorbitolum

La spectroscopie d'absorption infrarouge (FTIR) est une méthode puissante pour caractériser les groupes fonctionnels contenus dans la structure moléculaire et pour identifier les groupes fonctionnels. La figure 3.1 montre les spectres infrarouges des films HPMC avec différents ajouts de glycérol et de sorbitol. On peut voir dans la figure que les pics de vibration squelette caractéristiques des films HPMC sont principalement dans les deux régions: 2600 ~ 3700 cm-1 et 750 ~ 1700cm-1 [57-59], 3418cm-1

Les bandes d'absorption à proximité sont causées par la vibration d'étirement de la liaison OH, 2935 cm-1 est le pic d'absorption de -ch2, 1050cm-1 est le pic d'absorption de -Co- et -Coc- sur les groupes hydroxyle primaire et secondaire, et 1657cm-1 est le pic d'absorption du groupe hydroxypropyle. Le pic d'absorption du groupe hydroxyle dans la vibration d'étirement du cadre, 945 cm-1 est le pic d'absorption de bascule de -ch3 [69]. Les pics d'absorption à 1454 cm-1, 1373 cm-1, 1315 cm-1 et 945 cm-1 sont attribués aux vibrations de déformation asymétriques et symétriques, respectivement des vibrations de flexion dans le plan et hors plan de -CH3 [18]. Après la plastification, aucun nouveau pic d'absorption n'est apparu dans le spectre infrarouge du film, indiquant que le HPMC n'a pas subi de changements essentiels, c'est-à-dire que le plastifiant n'a pas détruit sa structure. Avec l'ajout de glycérol, le pic de vibration d'étirement de -OH à 3418 cm-1 du film HPMC s'est affaibli et le pic d'absorption à 1657 cm-1, les pics d'absorption à 1050cm-1 s'affaiblissaient, et les pics d'absorption des groupes hydroxyle primaires et secondaires s'affaiblissaient; Avec l'ajout de sorbitol au film HPMC, les pics de vibration d'étirement -OH à 3418 cm-1 ont affaibli et les pics d'absorption à 1657 cm-1 s'affaiblissaient. . Les changements de ces pics d'absorption sont principalement causés par des effets inductifs et une liaison hydrogène intermoléculaire, qui les fait changer avec les bandes adjacentes -CH3 et -CH2. En raison de petits, l'insertion de substances moléculaires entrave la formation de liaisons hydrogène intermoléculaires, de sorte que la résistance à la traction du film plastifié diminue [70].

3.3.2 Effets du glycérol et du sorbitol sur les modèles XRD des films HPMC

(a) Glycérol (b) Sorbitol

Fig.3.2 Xrd de films HPMC sous différents glycérol ou Sorbitolum Concentra

La diffraction des rayons X à grands angles (XRD) analyse l'état cristallin des substances au niveau moléculaire. Le diffractomètre aux rayons X du type ARL / XTRA produit par Thermo ARL Company en Suisse a été utilisé pour la détermination. La figure 3.2 est les modèles XRD des films HPMC avec différents ajouts de glycérol et de sorbitol. Avec l'ajout de glycérol, l'intensité des pics de diffraction à 9,5 ° et 20,4 ° tous deux affaiblies; Avec l'ajout de sorbitol, lorsque la quantité d'addition était de 0,15%, le pic de diffraction à 9,5 ° a été amélioré et le pic de diffraction à 20,4 ° a été affaibli, mais le total de l'intensité de pic de diffraction était inférieure à celle du film HPMC sans sorbitol. Avec l'ajout continu de sorbitol, le pic de diffraction à 9,5 ° s'est affaibli à nouveau et le pic de diffraction à 20,4 ° n'a pas changé de manière significative. En effet, l'ajout de petites molécules de glycérol et de sorbitol perturbe la disposition ordonnée des chaînes moléculaires et détruit la structure cristalline originale, réduisant ainsi la cristallisation du film. On peut voir à partir de la figure que le glycérol a une grande influence sur la cristallisation des films HPMC, indiquant que le glycérol et le HPMC ont une bonne compatibilité, tandis que le sorbitol et le HPMC ont une mauvaise compatibilité. D'après l'analyse structurelle des plastifiants, le sorbitol a une structure de cycle de sucre similaire à celle de la cellulose, et son effet d'obstacle stérique est important, entraînant une faible interpénétration entre les molécules de sorbitol et les molécules de cellulose, il a donc peu d'effet sur la cristallisation de la cellulose.

[48].

3.3.3 Effets du glycérol et du sorbitol sur les propriétés mécaniques des films HPMC

La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film sont utilisés comme paramètres pour juger de ses propriétés mécaniques, et la mesure des propriétés mécaniques peut juger de son application dans certains domaines. La figure 3.3 montre le changement de résistance à la traction et d'allongement à la rupture des films HPMC après avoir ajouté des plastifiants.

Fig.3.3 L'effet du glycérol ou du sorbitolumon sur les propriétés de la machine des films HPMC

On peut voir sur la figure 3.3 (a) qu'avec l'ajout de glycérol, l'allongement à la rupture du film HPMC augmente d'abord, puis diminue, tandis que la résistance à la traction diminue d'abord rapidement, puis augmente lentement, puis continue de diminuer. L'allongement à la rupture du film HPMC a d'abord augmenté puis diminué, car le glycérol a plus de groupes hydrophiles, ce qui fait que les molécules de matériau et d'eau ont un fort effet d'hydratation [71], améliorant ainsi la flexibilité du film. Avec l'augmentation continue de l'addition de glycérol, l'allongement à la rupture du film HPMC diminue, c'est parce que le glycérol fait que l'écart de la chaîne moléculaire du HPMC est plus grand, et l'enchevêtrement entre les macromolécules, le point est réduit, et le film est sujet à la rupture lorsque le film est stressé, réduisant ainsi l'allongement à la rupture du film. La raison de la diminution rapide de la résistance à la traction est: l'ajout de petites molécules de glycérol perturbe la disposition rapprochée entre les chaînes moléculaires HPMC, affaiblit la force d'interaction entre les macromolécules et réduit la résistance à la traction du film; La résistance à la traction Une petite augmentation, du point de vue de la disposition de la chaîne moléculaire, le glycérol approprié augmente la flexibilité des chaînes moléculaires HPMC dans une certaine mesure, favorise la disposition des chaînes moléculaires polymères et fait augmenter légèrement la résistance à la traction du film; Cependant, lorsqu'il y a trop de glycérol, les chaînes moléculaires sont désarrangées en même temps que l'arrangement ordonné, et le taux de dérangement est plus élevé que celui de l'arrangement ordonné [72], ce qui réduit la cristallisation du film, résultant en une faible résistance à la traction du film HPMC. Étant donné que l'effet de durcissement est au détriment de la résistance à la traction du film HPMC, la quantité de glycérol ajoutée ne devrait pas être trop.

Comme le montre la figure 3.3 (b), avec l'ajout de sorbitol, l'allongement à la rupture du film HPMC a d'abord augmenté puis diminué. Lorsque la quantité de sorbitol était de 0,15%, l'allongement à la rupture du film HPMC a atteint 45%, puis l'allongement à la rupture du film a progressivement diminué. La résistance à la traction diminue rapidement, puis fluctue autour de 50 MP avec l'ajout continu de sorbitol. On peut voir que lorsque la quantité de sorbitol ajoutée est de 0,15%, l'effet de plastification est le meilleur. En effet, l'ajout de petites molécules de sorbitol perturbe la disposition régulière des chaînes moléculaires, ce qui rend l'écart entre les molécules plus grande, la force d'interaction est réduite et les molécules sont faciles à glisser, de sorte que l'allongement à la rupture du film augmente et la baisse de la résistance à la traction. Alors que la quantité de sorbitol a continué d'augmenter, l'allongement à la rupture du film a de nouveau diminué, car les petites molécules de sorbitol ont été entièrement dispersées entre les macromolécules, entraînant la réduction progressive des points d'enchevêtrement entre les macromolécules et la diminution de l'allongement à la rupture du film.

La comparaison des effets plastifiés du glycérol et du sorbitol sur les films HPMC, l'ajout de 0,15% de glycérol peut augmenter l'allongement à la rupture du film à environ 50%; Bien que l'ajout de 0,15% de sorbitol ne puisse augmenter l'allongement qu'à la rupture du film, le taux atteint environ 45%. La résistance à la traction a diminué et la diminution était plus petite lorsque le glycérol a été ajouté. On peut voir que l'effet de plastification du glycérol sur le film HPMC est meilleur que celui du sorbitol.

3.3.4 Effets du glycérol et du sorbitol sur les propriétés optiques des films HPMC

(a) Glycérol (b) Sorbitol

Fig.3.4 L'effet de la propriété optique de glycérol ou de sorbitolumon des films HPMC

La transmittance légère et la brume sont des paramètres importants de la transparence du film d'emballage. La visibilité et la clarté des marchandises emballées dépendent principalement de la transmittance légère et de la brume du film d'emballage. Comme le montre la figure 3.4, l'ajout de glycérol et de sorbitol a tous deux affecté les propriétés optiques des films HPMC, en particulier la brume. La figure 3.4 (a) est un graphique montrant l'effet de l'addition de glycérol sur les propriétés optiques des films HPMC. Avec l'ajout de glycérol, la transmittance des films HPMC a d'abord augmenté puis diminué, atteignant une valeur maximale d'environ 0,25%; La brume a augmenté rapidement puis lentement. On peut voir à partir de l'analyse ci-dessus que lorsque la quantité d'addition de glycérol est de 0,25%, les propriétés optiques du film sont meilleures, donc la quantité d'addition de glycérol ne doit pas dépasser 0,25%. La figure 3.4 (b) est un graphique montrant l'effet de l'addition de sorbitol sur les propriétés optiques des films HPMC. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'ajout de sorbitol, la brume des films HPMC augmente d'abord, puis diminue lentement puis augmente, et la transmittance augmente d'abord puis augmente. diminué, et la transmittance et la brume de la lumière sont apparues en même temps lorsque la quantité de sorbitol était de 0,45%. On peut voir que lorsque la quantité de sorbitol ajoutée est comprise entre 0,35 et 0,45%, ses propriétés optiques sont meilleures. En comparant les effets du glycérol et du sorbitol sur les propriétés optiques des films HPMC, on peut voir que le sorbitol a peu d'effet sur les propriétés optiques des films.

D'une manière générale, les matériaux avec une transmittance à haute lumière auront une brume plus faible, et vice versa, mais ce n'est pas toujours le cas. Certains matériaux ont une transmission élevée de lumière mais aussi des valeurs de brume élevées, comme des films minces comme le verre givré [73]. Le film préparé dans cette expérience peut choisir le plastifiant et la quantité d'addition appropriés en fonction des besoins.

3.3.5 Effets du glycérol et du sorbitol sur la solubilité dans l'eau des films HPMC

(a) Glycérol （B） Sorbitol

Fig.3.5 L'effet de la solubilité en eau glycérol ou sorbitolumon des films HPMC

La figure 3.5 montre l'effet du glycérol et du sorbitol sur la solubilité dans l'eau des films HPMC. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la teneur en plastifiant, le temps de solubilité dans l'eau du film HPMC est prolongé, c'est-à-dire que la solubilité dans l'eau du film HPMC diminue progressivement et le glycérol a un impact plus important sur la solubilité dans l'eau du film HPMC que le sorbitol. La raison pour laquelle l'hydroxypropyl méthylcellulose a une bonne solubilité dans l'eau est due à l'existence d'un grand nombre de groupes hydroxyle dans sa molécule. D'après l'analyse du spectre infrarouge, on peut voir qu'avec l'ajout de glycérol et de sorbitol, le pic de vibration hydroxyle du film HPMC s'affaiblit, indiquant que le nombre de groupes hydroxyle dans la molécule HPMC diminue et le groupe hydrophile diminue, de sorte que la solubilité dans l'eau du film HPMC diminue et le groupe hydrophile diminue, donc la solubilité dans l'eau du film HPMC diminue.

3.4 sections de ce chapitre

Grâce à l'analyse des performances ci-dessus des films HPMC, on peut voir que les plastifiants glycérol et sorbitol améliorent les propriétés mécaniques des films HPMC et augmentent l'allongement à la rupture des films. Lorsque l'ajout de glycérol est de 0,15%, les propriétés mécaniques des films HPMC sont relativement bonnes, la résistance à la traction est d'environ 60 MPa et l'allongement à la pause est d'environ 50%; Lorsque l'ajout de glycérol est de 0,25%, les propriétés optiques sont meilleures. Lorsque la teneur en sorbitol est de 0,15%, la résistance à la traction du film HPMC est d'environ 55 MPa et l'allongement à la rupture augmente à environ 45%. Lorsque le contenu du sorbitol est de 0,45%, les propriétés optiques du film sont meilleures. Les deux plastifiants ont réduit la solubilité dans l'eau des films HPMC, tandis que Sorbitol a eu moins d'effet sur la solubilité dans l'eau des films HPMC. La comparaison des effets des deux plastifiants sur les propriétés des films HPMC montre que l'effet plastifiant du glycérol sur les films HPMC est meilleur que celui du sorbitol.

Chapitre 4 Effets des agents de réticulation sur les films d'emballage solubles dans l'eau HPMC

4.1 Introduction

L'hydroxypropyl méthylcellulose contient de nombreux groupes hydroxyle et des groupes d'hydroxypropoxy, il a donc une bonne solubilité dans l'eau. Cet article utilise sa bonne solubilité dans l'eau pour préparer un nouveau film d'emballage soluble dans l'eau verte et respectueux de l'environnement. Selon l'application du film soluble dans l'eau, une dissolution rapide du film soluble dans l'eau est nécessaire dans la plupart des applications, mais parfois une dissolution retardée est également souhaitée [21].

Par conséquent, dans ce chapitre, le glutaraldéhyde est utilisé comme agent de réticulation modifié pour le film d'emballage soluble dans l'eau de l'hydroxypropyl méthylcellulose, et sa surface est réticulée pour modifier le film pour réduire la solubilité dans l'eau du film et retarder le temps de solubilité dans l'eau. Les effets de différents ajouts de volume de glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau, les propriétés mécaniques et les propriétés optiques des films d'hydroxypropyl méthylcellulose ont été principalement étudiées.

4.2 partie expérimentale

4.2.1 Matériaux et instruments expérimentaux

Tableau 4.1 Matériaux et spécifications expérimentales

4.2.2 Préparation du spécimen

1) Pestement: pesez une certaine quantité d'hydroxypropyl méthylcellulose (5%) avec un équilibre électronique;

2) Dissolution: the weighed hydroxypropyl methylcellulose is added to the prepared deionized water, stirred at room temperature and pressure until completely dissolved, and then different amounts of glutaraldehyde (0.19% 0.25% 0.31%, 0.38%, 0.44%), stirred evenly, let stand for a certain period of time (defoaming), and the film-forming liquid with different Les quantités ajoutées de glutaraldéhyde sont obtenues;

3) Film Making: Inject the Film formant du liquide dans la boîte de Pétri en verre et lancez le film, mettez-le dans la boîte à séchage à l'air de 40 ~ 50 ° C pour sécher le film, réalisez un film avec une épaisseur de 45 μm, découvrez le film et mettez-le dans la boîte de séchage pour une sauvegarde.

4.2.3 Test de caractérisation et de performances

4.2.3.1 Analyse de spectroscopie d'absorption infrarouge (FT-IR)

L'aspiration infrarouge des films HPMC a été déterminée en utilisant le spectromètre infrarouge Nicolet 5700 Fourier produit par l'American Thermoelectric Company fermer le spectre.

4.2.3.2 Analyse de diffraction des rayons X large angle (XRD)

La diffraction des rayons X large angle (XRD) est l'analyse de l'état de cristallisation d'une substance au niveau moléculaire. Dans cet article, l'état de cristallisation du film mince a été déterminé à l'aide d'un diffractomètre à rayons X ARL / XTRA produit par Thermo Arl de Suisse. Conditions de mesure: La source de rayons X est une lignée Cu-Kα filtre du nickel (40 kV, 40 mA). Angle de balayage de 0 ° à 80 ° (2θ). Vitesse de balayage 6 ° / min.

4.2.3.3 Détermination de la solubilité dans l'eau: Identique à 2.2.3.4

4.2.3.4 Détermination des propriétés mécaniques

En utilisant l'équipement d'essai de test de traction universel de traction universel de la traction universelle de la traction universelle de l'équipement Instron (Shanghai), selon la méthode d'essai GB13022-92 pour les propriétés de traction des films plastiques, les tests à 25 ° C, 50% de RH, sélectionnez des échantillons avec une épaisseur uniforme et une surface propre sans impurrités sont testées.

4.2.3.5 Détermination des propriétés optiques

À l'aide d'un testeur de brume de transmittance légère, sélectionnez un échantillon à tester avec une surface propre et sans plis, et mesurer la transmittance de la lumière et la brume du film à température ambiante (25 ° C et 50% RH).

4.2.4 Traitement des données

Les données expérimentales ont été traitées par Excel et représentées par le logiciel Origin.

4.3 Résultats et discussion

4.3.1 Spectres d'absorption infrarouge des films HPMC liés au glutaraldéhyde

Fig.4.1 FT-IR des films HPMC sous différents contenus de glutaraldéhyde

La spectroscopie d'absorption infrarouge est un moyen puissant pour caractériser les groupes fonctionnels contenus dans la structure moléculaire et pour identifier les groupes fonctionnels. Afin de comprendre davantage les changements structurels de l'hydroxypropyl méthylcellulose après modification, des tests infrarouges ont été effectués sur des films HPMC avant et après modification. La figure 4.1 montre les spectres infrarouges des films HPMC avec différentes quantités de glutaraldéhyde et la déformation des films HPMC

Les pics d'absorption vibrationnels de -OH sont proches de 3418 cm-1 et 1657 cm-1. En comparant les spectres infrarouges réticulés et liés à liaisondés, on peut voir qu'avec l'ajout de glutaraldéhyde, le pic d'absorption de -OH à 3418cm-1 et 1657cm - le pic d'absorption du groupe hydroxyle sur 1 groupe hydroxypasy La molécule a été réduite, qui a été causée par la réaction de réticulation entre certains groupes hydroxyle de HPMC et le groupe de dialdéhyde sur le glutaraldéhyde [74]. De plus, il a été constaté que l'ajout de glutaraldéhyde n'avait pas modifié la position de chaque pic d'absorption caractéristique du HPMC, indiquant que l'ajout de glutaraldéhyde n'a pas détruit les groupes de HPMC lui-même.

4.3.2 Modèles XRD de films HPMC liés au glutaraldéhyde

En effectuant une diffraction des rayons X sur un matériau et en analysant son schéma de diffraction, il s'agit d'une méthode de recherche pour obtenir des informations telles que la structure ou la morphologie des atomes ou des molécules à l'intérieur du matériau. La figure 4.2 montre les modèles XRD des films HPMC avec différents ajouts de glutaraldéhyde. Avec l'augmentation de l'addition de glutaraldéhyde, l'intensité des pics de diffraction du HPMC autour de 9,5 ° et 20,4 ° s'est affaiblie, car les aldéhydes sur la molécule de glutaraldéhyde s'affaiblissaient. La réaction de réticulation se produit entre le groupe hydroxyle et le groupe hydroxyle sur la molécule HPMC, ce qui limite la mobilité de la chaîne moléculaire [75], réduisant ainsi la capacité de disposition ordonnée de la molécule HPMC.

Fig.4.2 Xrd de films HPMC sous différents contenus de glutaraldéhyde

4.3.3 L'effet du glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau des films HPMC

Fig.4.3 L'effet du glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau des films HPMC

De la figure 4.3 L'effet de différents ajouts de glutaraldéhyde sur la solubilité dans l'eau des films HPMC, on peut voir qu'avec l'augmentation du dosage du glutaraldéhyde, le temps de solubilité de l'eau des films HPMC est prolongé. La réaction de réticulation se produit avec le groupe aldéhyde sur le glutaraldéhyde, entraînant une réduction significative du nombre de groupes hydroxyle dans la molécule HPMC, prolongeant ainsi la solubilité dans l'eau du film HPMC et réduisant la solubilité en eau du film HPMC.

4.3.4 Effet du glutaraldéhyde sur les propriétés mécaniques des films HPMC

Fig.4.4 L'effet du glutaraldéhyde sur la résistance à la traction et l'allongement de rupture des films HPMC

Afin d'étudier l'effet de la teneur en glutaraldéhyde sur les propriétés mécaniques des films HPMC, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des films modifiés ont été testés. Par exemple, 4.4 est le graphique de l'effet de l'addition de glutaraldéhyde sur la résistance à la traction et l'allongement à la pause du film. Avec l'augmentation de l'addition de glutaraldéhyde, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des films HPMC ont augmenté en premier, puis ont diminué. la tendance de. Étant donné que la réticulation du glutaraldéhyde et de la cellulose appartient à l'éthérification de réticulation, après avoir ajouté du glutaraldéhyde au film HPMC, les deux groupes aldéhyde sur la molécule de glutaraldéhyde et les groupes hydroxyle sur la molécule de HPMC subissent une réaction croisée pour former des obligations éthérées, augmenter la molécule mécanique de la réaction transversale. Avec l'ajout continu de glutaraldéhyde, la densité de réticulation dans la solution augmente, ce qui limite le glissement relatif entre les molécules, et les segments moléculaires ne sont pas facilement orientés sous l'action de la force externe, qui montre que les propriétés mécaniques des films minces HPMC diminuent macroscopiquement [76]]. D'après la figure 4.4, l'effet du glutaraldéhyde sur les propriétés mécaniques des films HPMC montre que lorsque l'ajout de glutaraldéhyde est de 0,25%, l'effet réticulation est meilleur et que les propriétés mécaniques des films HPMC sont meilleures.

4.3.5 L'effet du glutaraldéhyde sur les propriétés optiques des films HPMC

La transmittance légère et la brume sont deux paramètres de performances optiques très importants des films d'emballage. Plus la transmittance est grande, meilleure est la transparence du film; La brume, également connue sous le nom de turbidité, indique le degré d'indistinct du film, et plus la brume est grande, plus la clarté du film est pire. La figure 4.5 est la courbe d'influence de l'ajout de glutaraldéhyde sur les propriétés optiques des films HPMC. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de l'ajout de glutaraldéhyde, la transmittance de la lumière augmente d'abord, puis augmente rapidement puis diminue lentement; Haze it a d'abord diminué puis augmenté. Lorsque l'ajout de glutaraldéhyde était de 0,25%, la transmittance du film HPMC a atteint la valeur maximale de 93% et la brume a atteint la valeur minimale de 13%. À l'heure actuelle, les performances optiques étaient meilleures. La raison de l'augmentation des propriétés optiques est la réaction de réticulation entre les molécules de glutaraldéhyde et l'hydroxypropyl méthylcellulose, et l'arrangement intermoléculaire est plus compact et uniforme, ce qui augmente les propriétés optiques des films HPMC [77-79]. Lorsque l'agent de réticulation est excessif, les sites de réticulation sont sursaturés, le glissement relatif entre les molécules du système est difficile et le phénomène de gel est facile à se produire. Par conséquent, les propriétés optiques des films HPMC sont réduites [80].

Fig.4.5 L'effet du glutaraldéhyde sur la propriété optique des films HPMC

4.4 sections de ce chapitre

Grâce à l'analyse ci-dessus, les conclusions suivantes sont tirées:

1) Le spectre infrarouge du film HPMC lié au glutaraldéhyde montre que le film de glutaraldéhyde et de HPMC subit une réaction de réticulation.

2) Il est plus approprié d'ajouter du glutaraldéhyde dans la plage de 0,25% à 0,44%. Lorsque la quantité d'addition de glutaraldéhyde est de 0,25%, les propriétés mécaniques complètes et les propriétés optiques du film HPMC sont meilleures; Après la réticulation, la solubilité dans l'eau du film HPMC est prolongée et la solubilité dans l'eau est réduite. Lorsque la quantité d'addition de glutaraldéhyde est de 0,44%, le temps de solubilité de l'eau atteint environ 135 minutes.

Chapitre 5 Film d'emballage soluble à eau HPMC Antioxydant naturel

5.1 Introduction

Afin d'étendre l'application du film d'hydroxypropyl méthylcellulose dans l'emballage alimentaire, ce chapitre utilise l'antioxydant des feuilles de bambou (AOB) comme additif antioxydant naturel, et utilise une méthode de formation de films de coulée de solution pour préparer des antioxydants naturels de feuilles de bambou avec différentes fractions de masse. Film d'emballage antioxydant HPMC soluble dans l'eau, étudier les propriétés antioxydantes, la solubilité dans l'eau, les propriétés mécaniques et les propriétés optiques du film et fournissent une base pour son application dans les systèmes d'emballage alimentaire.

5.2 partie expérimentale

5.2.1 Matériaux expérimentaux et instruments expérimentaux

Tab.5.1 Matériaux et spécifications expérimentales

Tab.5.2 Appareil expérimental et spécifications

5.2.2 Préparation du spécimen

Préparer des films d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose solubles dans l'eau avec différentes quantités d'antioxydants de feuilles de bambou par méthode de coulée de solution: Préparer 5% 0,09%) d'antioxydants de feuilles de bambou à la solution de formation de films de cellulose et continuent de remuer

Pour être entièrement mélangé, laissez reposer à température ambiante pendant 3 à 5 minutes (dédouage) pour préparer des solutions de formation de film HPMC contenant différentes fractions de masse d'antioxydants de feuilles de bambou. Séchez-le dans un four à sécher explosif et mettez-le dans un four de séchage pour une utilisation ultérieure après avoir décollé du film. Le film d'emballage hydroxypropyl méthylcellulose préparé à l'eau ajouté avec un antioxydant à feuilles de bambou est appelée film AOB / HPMC pour Short.

5.2.3 Test de caractérisation et de performances

5.2.3.1 Analyse de spectroscopie d'absorption infrarouge (FT-IR)

Les spectres d'absorption infrarouge des films HPMC ont été mesurés en mode ATR en utilisant un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier Nicolet 5700 produit par Thermoelectric Corporation.

5.2.3.2 Mesure de diffraction des rayons X large angle (XRD): Identique à 2.2.3.1

5.2.3.3 Détermination des propriétés antioxydantes

Afin de mesurer les propriétés antioxydantes des films HPMC préparés et des films AOB / HPMC, la méthode de piégeage des radicaux libres DPPH a été utilisée dans cette expérience pour mesurer le taux de piégeage des films des films DPPH, afin de mesurer indirectement la résistance à l'oxydation des films.

Préparation de la solution DPPH: Dans des conditions d'ombrage, dissolvez 2 mg de DPPH dans 40 ml de solvant d'éthanol et sonore pendant 5 minutes pour rendre la solution uniforme. Conserver au réfrigérateur (4 ° C) pour une utilisation ultérieure.

Se référant à la méthode expérimentale de Zhong Yuansheng [81], avec une légère modification, la mesure de la valeur A0: prendre 2 ml de solution DPPH dans un tube à essai, puis ajouter 1 ml d'eau distillée pour secouer et mélanger complètement, et mesurer la valeur A (519 nm) avec un spectrophotomètre UV. est a0. Mesure d'une valeur: Ajouter 2 ml de solution DPPH à un tube à essai, puis ajouter 1 ml de solution de film mince HPMC pour mélanger soigneusement, mesurer une valeur avec le spectrophotomètre UV, prendre l'eau comme un contrôle vide et trois données parallèles pour chaque groupe. La méthode de calcul du taux de piégeage des radicaux libres DPPH fait référence à la formule suivante,

Dans la formule: A est l'absorbance de l'échantillon; A0 est le contrôle vide

5.2.3.4 Détermination des propriétés mécaniques: Identique à 2.2.3.2

5.2.3.5 Détermination des propriétés optiques

Les propriétés optiques sont des indicateurs importants de la transparence des films d'emballage, y compris principalement la transmittance et la brume du film. La transmittance et la brume des films ont été mesurées à l'aide d'un testeur de brume de transmittance. La transmittance légère et la brume des films ont été mesurées à température ambiante (25 ° C et 50% RH) sur des échantillons d'essai avec des surfaces propres et sans plis.

5.2.3.6 Détermination de la solubilité dans l'eau

Coupez un film de 30 mm × 30 mm avec une épaisseur d'environ 45 μm, ajoutez 100 ml d'eau à un bécher de 200 ml, placez le film au centre de la surface de l'eau calme et mesurez le temps pour que le film disparaisse complètement. Si le film colle au mur du bécher, il doit être mesuré à nouveau et le résultat est considéré comme la moyenne de 3 fois, l'unité est min.

5.2.4 Traitement des données

Les données expérimentales ont été traitées par Excel et représentées par le logiciel Origin.

5.3 Résultats et analyse

Analyse 5.3.1 FT-IR

Fig5.1 FTIR des films HPMC et AOB / HPMC

Dans les molécules organiques, les atomes qui forment des liaisons chimiques ou des groupes fonctionnels sont dans un état de vibration constante. Lorsque les molécules organiques sont irradiées avec une lumière infrarouge, les liaisons chimiques ou les groupes fonctionnels dans les molécules peuvent absorber les vibrations, de sorte que des informations sur les liaisons chimiques ou les groupes fonctionnels dans la molécule peuvent être obtenues. La figure 5.1 montre les spectres FTIR du film HPMC et le film AOB / HPMC. D'après la figure 5, on peut voir que la vibration squelettique caractéristique de l'hydroxypropyl méthylcellulose est principalement concentrée dans 2600 ~ 3700 cm-1 et 750 ~ 1700 cm-1. La forte fréquence de vibration dans la région 950-1250 cm-1 est principalement la région caractéristique de la vibration d'étirement du squelette de CO. La bande d'absorption du film HPMC près de 3418 cm-1 est causée par la vibration de l'étirement de la liaison OH, et le pic d'absorption du groupe hydroxyle sur le groupe hydroxypropoxy à 1657 cm-1 est causé par la vibration de l'étirement du cadre [82]. Les pics d'absorption à 1454 cm-1, 1373 cm-1, 1315 cm-1 et 945 cm-1 ont été normalisés en vibrations de déformation symétriques et symétriques, des vibrations de flexion dans le plan et hors plan appartenant à -ch3 [83]. HPMC a été modifié avec AOB. Avec l'ajout d'AOB, la position de chaque pic caractéristique d'AOB / HPMC n'a pas changé, indiquant que l'ajout d'AOB n'a pas détruit les groupes de HPMC lui-même. La vibration d'étirement de la liaison OH dans la bande d'absorption du film AOB / HPMC près de 3418 cm-1 est affaiblie, et le changement de forme de pic est principalement causé par le changement des bandes de méthyle et de méthylène adjacentes en raison de l'induction de la liaison hydrogène. 12], on peut voir que l'ajout d'AOB a un effet sur les liaisons hydrogène intermoléculaires.

5.3.2 Analyse XRD

Fig.5.2 Xrd de HPMC et AOB /

Fig.5.2 XRD des films HPMC et AOB / HPMC

L'état cristallin des films a été analysé par diffraction des rayons X à grand angle. La figure 5.2 montre les modèles XRD des films HPMC et des films AAOB / HPMC. On peut voir sur la figure que le film HPMC a 2 pics de diffraction (9,5 °, 20,4 °). Avec l'ajout d'AOB, les pics de diffraction autour de 9,5 ° et 20,4 ° sont significativement affaiblis, ce qui indique que les molécules du film AOB / HPMC sont disposées de manière ordonnée. La capacité a diminué, indiquant que l'ajout d'AOB a perturbé la disposition de la chaîne moléculaire de l'hydroxypropyl méthylcellulose, a détruit la structure cristalline d'origine de la molécule et réduit la disposition régulière de l'hydroxypropyl méthylcellulose.

5.3.3 Propriétés antioxydantes

Afin d'explorer l'effet de différents ajouts AOB sur la résistance à l'oxydation des films AOB / HPMC, les films avec différents ajouts d'AOB (0, 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,07%, 0,09%) ont été étudiés, respectivement. L'effet du taux de piégeage de la base, les résultats sont présentés dans la figure 5.3.

Fig.5.3 L'effet des films HPMC sous le contenu AOB sur l'habition DPPH

On peut voir à partir de la figure 5.3 que l'ajout d'antioxydant AOB a considérablement amélioré le taux de piégeage des radicaux DPPH par les films HPMC, c'est-à-dire que les propriétés antioxydantes des films ont été améliorées, et avec l'augmentation de l'addition AOB, le piégeage des radicaux DPPH a d'abord diminué. Lorsque la quantité d'addition d'AOB est de 0,03%, le film AOB / HPMC a le meilleur effet sur le taux de piégeage des radicaux libres DPPH, et son taux de récupération pour les radicaux libres DPPH atteint 89,34%, c'est-à-dire que le film AOB / HPMC a les meilleures performances anti-oxydation à ce moment; Lorsque la teneur en AOB était de 0,05% et 0,07%, le taux de piégeage des radicaux libres DPPH du film AOB / HPMC était plus élevé que celui du groupe 0,01%, mais significativement inférieur à celui du groupe 0,03%; Cela peut être dû à des antioxydants naturels excessifs L'ajout de l'AOB a conduit à l'agglomération des molécules AOB et à la distribution inégale dans le film, affectant ainsi l'effet de l'effet antioxydant des films AOB / HPMC. On peut voir que le film AOB / HPMC préparé dans l'expérience a de bonnes performances anti-oxydation. Lorsque le montant d'addition est de 0,03%, les performances anti-oxydation du film AOB / HPMC sont les plus fortes.

5.3.4 Solubilité dans l'eau

D'après la figure 5.4, l'effet des antioxydants des feuilles de bambou sur la solubilité dans l'eau des films d'hydroxypropyl méthylcellulose, on peut voir que différents ajouts AOB ont un effet significatif sur la solubilité dans l'eau des films HPMC. Après avoir ajouté AOB, avec l'augmentation de la quantité d'AOB, le temps soluble dans l'eau du film était plus court, indiquant que la solubilité dans l'eau du film AOB / HPMC était meilleure. C'est-à-dire que l'ajout d'AOB améliore la solubilité dans l'eau AOB / HPMC du film. D'après l'analyse XRD précédente, on peut voir qu'après avoir ajouté AOB, la cristallinité du film AOB / HPMC est réduite, et la force entre les chaînes moléculaires est affaiblie, ce qui facilite le fait que le film AOB / HPMC soit plus facile, de sorte que le film AOB / HPMC est amélioré dans une certaine mesure. Solubilité dans l'eau du film.

Fig.5.4 L'effet de l'AOB sur l'eau soluble des films HPMC

5.3.5 Propriétés mécaniques

Fig.5.5 L'effet de l'AOB sur la force de traction et l'allongement de rupture des films HPMC

L'application de matériaux en film mince est de plus en plus étendue, et ses propriétés mécaniques ont une grande influence sur le comportement de service des systèmes à base de membrane, qui est devenu un hotspot de recherche majeur. La figure 5.5 montre la résistance à la traction et l'allongement aux courbes de rupture des films AOB / HPMC. On peut voir à partir de la figure que différents ajouts AOB ont des effets significatifs sur les propriétés mécaniques des films. Après avoir ajouté AOB, avec l'augmentation de l'addition AOB, AOB / HPMC. La résistance à la traction du film a montré une tendance à la baisse, tandis que l'allongement à la rupture a montré une tendance à augmenter puis à diminuer. Lorsque la teneur en AOB était de 0,01%, l'allongement à la rupture du film a atteint une valeur maximale d'environ 45%. L'effet de l'AOB sur les propriétés mécaniques des films HPMC est évident. D'après l'analyse XRD, on peut voir que l'ajout d'AOB antioxydant réduit la cristallinité du film AOB / HPMC, réduisant ainsi la résistance à la traction du film AOB / HPMC. L'allongement à la rupture augmente d'abord puis diminue, car AOB a une bonne solubilité et une bonne compatibilité, et est une petite substance moléculaire. Au cours du processus de compatibilité avec le HPMC, la force d'interaction entre les molécules est affaiblie et le film est adouci. La structure rigide rend le film AOB / HPMC doux et l'allongement à la rupture du film augmente; Alors que l'AOB continue d'augmenter, l'allongement à la rupture du film AOB / HPMC diminue, car les molécules AOB dans le film AOB / HPMC font que les macromolécules augmentent, et qu'il n'y a pas de point d'enchevêtrement entre les macromolécules, et le film est facile à craquer lorsque le film est souligné, alors que l'elong sur les ruptures de la rupture AOBB / HPMC est souligné.

5.3.6 Propriétés optiques

Fig.5.6 L'effet de l'AOB sur la propriété optique des films HPMC

La figure 5.6 est un graphique montrant le changement de transmittance et de brume des films AOB / HPMC. On peut voir à partir de la figure qu'avec l'augmentation de la quantité d'AOB ajoutée, la transmittance du film AOB / HPMC diminue et la brume augmente. Lorsque la teneur en AOB n'a pas dépassé 0,05%, les taux de changement de transmittance de lumière et de brume des films AOB / HPMC étaient lents; Lorsque la teneur en AOB a dépassé 0,05%, les taux de changement de transmittance de lumière et de brume ont été accélérés. Par conséquent, la quantité d'AOB ajoutée ne doit pas dépasser 0,05%.

5.4 sections de ce chapitre

Prendre l'antioxydant des feuilles de bambou (AOB) comme antioxydant naturel et hydroxypropyl méthylcellulose (HPMC) en tant que matrice de formation de film, un nouveau type de film d'emballage antioxydant naturel a été préparé par une méthode de formation de films et de distribution de solutions. Le film d'emballage soluble dans l'eau AOB / HPMC préparé dans cette expérience a les propriétés fonctionnelles de l'anti-oxydation. Le film AOB / HPMC avec 0,03% AOB a un taux de piégeage d'environ 89% pour les radicaux libres DPPH, et l'efficacité de piégeage est la meilleure, ce qui est mieux que celle sans AOB. Le film HPMC à 61% s'est amélioré. La solubilité dans l'eau est également considérablement améliorée et les propriétés mécaniques et les propriétés optiques sont diminuées. L'amélioration de la résistance à l'oxydation des matériaux de film AOB / HPMC a élargi son application dans l'emballage alimentaire.

Chapitre VI Conclusion

1) Avec l'augmentation de la concentration de solution de formation de film HPMC, les propriétés mécaniques du film ont d'abord augmenté puis diminué. Lorsque la concentration de solution de formation de film HPMC était de 5%, les propriétés mécaniques du film HPMC étaient meilleures et la résistance à la traction était de 116 MPa. L'allongement à la pause est d'environ 31%; Les propriétés optiques et la solubilité dans l'eau diminuent.

2) Avec l'augmentation de la température de formage du film, les propriétés mécaniques des films ont d'abord augmenté puis diminué, les propriétés optiques se sont améliorées et la solubilité dans l'eau a diminué. Lorsque la température de formation de film est de 50 ° C, les performances globales sont meilleures, la résistance à la traction est d'environ 116 MPa, la transmittance de la lumière est d'environ 90% et le temps de dissipation de l'eau est d'environ 55 minutes, donc la température de formation de film est plus appropriée à 50 ° C.

3) Utilisation de plastifiants pour améliorer la ténacité des films HPMC, avec l'ajout de glycérol, l'allongement à la rupture des films HPMC a augmenté de manière significative, tandis que la résistance à la traction a diminué. Lorsque la quantité de glycérol ajoutée était comprise entre 0,15% et 0,25%, l'allongement à la rupture du film HPMC était d'environ 50% et la résistance à la traction était d'environ 60 MPa.

4) Avec l'ajout de sorbitol, l'allongement à la rupture du film augmente d'abord puis diminue. Lorsque l'ajout de sorbitol est d'environ 0,15%, l'allongement à la rupture atteint 45% et la résistance à la traction est d'environ 55 MPa.

5) L'ajout de deux plastifiants, le glycérol et le sorbitol, tous deux ont diminué les propriétés optiques et la solubilité dans l'eau des films HPMC, et la diminution n'était pas grande. En comparant l'effet de plastification des deux plastifiants sur les films HPMC, on peut voir que l'effet plastifiant du glycérol est meilleur que celui du sorbitol.

6) Grâce à une spectroscopie d'absorption infrarouge (FTIR) et à l'analyse de diffraction des rayons X à grand angle, la réticulation du glutaraldéhyde et du HPMC et la cristallinité après réticulation ont été étudiées. Avec l'ajout de l'agent de réticulation glutaraldéhyde, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture des films HPMC préparés ont d'abord augmenté puis diminué. Lorsque l'ajout de glutaraldéhyde est de 0,25%, les propriétés mécaniques complètes des films HPMC sont meilleures; Après la réticulation, le temps de solubilité dans l'eau est prolongé et la solubilité dans l'eau diminue. Lorsque l'ajout de glutaraldéhyde est de 0,44%, le temps de solubilité dans l'eau atteint environ 135 minutes.

7) L'ajout d'une quantité appropriée d'antioxydant naturel AOB à la solution de formation de film du film HPMC, le film d'emballage soluble dans l'eau AOB / HPMC préparé a les propriétés fonctionnelles de l'anti-oxydation. Le film AOB / HPMC avec 0,03% AOB a ajouté 0,03% AOB pour récupérer les radicaux libres DPPH, le taux d'élimination est d'environ 89%, et l'efficacité d'élimination est la meilleure, ce qui est 61% plus élevé que celui du film HPMC sans AOB. La solubilité dans l'eau est également considérablement améliorée et les propriétés mécaniques et les propriétés optiques sont diminuées. Lorsque la quantité d'addition d'AOB 0,03%, l'effet anti-oxydation du film est bon et l'amélioration des performances anti-oxydation du film AOB / HPMC étend l'application de ce matériel de film d'emballage dans l'emballage alimentaire.