ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）は、豊富な資源、再生可能性、優れた水溶解度とフィルム形成特性を備えた天然ポリマー材料です。これは、水溶性包装フィルムの準備に理想的な原材料です。
水溶性パッケージングフィルムは、ヨーロッパや米国およびその他の国で広範な注目を集めている新しいタイプのグリーンパッケージ材料です。使用するのに安全で便利であるだけでなく、廃棄物処理の問題を解決します。現在、水溶性フィルムは、主にポリビニルアルコールやポリエチレン酸化物などの石油ベースの材料を原料として使用しています。石油は再生不可能なリソースであり、大規模な使用はリソース不足を引き起こします。デンプンやタンパク質などの天然物質を原料として使用する水溶性フィルムもありますが、これらの水溶性フィルムは機械的特性が低いです。この論文では、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを原料として使用した溶液鋳造フィルム形成法によって、新しいタイプの水溶性パッケージングフィルムを調製しました。 HPMCフィルム形成液と膜形成温度が引張強度に及ぼす影響、休憩時の伸長、光透過率、およびHPMC水溶性包装フィルムの水溶解度が議論されました。グリセロール、ソルビトール、グルタルアルデヒドがさらに使用され、HPMC水溶性包装フィルムの性能がさらに向上しました。最後に、フードパッケージにHPMC水溶性包装フィルムの適用を拡張するために、HPMC水溶性包装フィルムの抗酸化特性を改善するために、竹の葉酸化防止剤（AOB）を使用しました。主な調査結果は次のとおりです。
（1）HPMC濃度の増加により、HPMCフィルムの破損時の引張強度と伸びが増加し、光透過率は減少しました。 HPMC濃度が5％で、フィルム形成温度が50°Cの場合、HPMCフィルムの包括的な特性が優れています。この時点では、引張強度は約116MPa、破損時の伸びは約31％、光透過率は90％、水浸潤時間は55分です。
（2）可塑剤グリセロールとソルビトールは、HPMCフィルムの機械的特性を改善し、破損時の伸長を大幅に増加させました。グリセロールの含有量が0.05％から0.25％の場合、効果が最適であり、HPMC水溶性包装フィルムの破損時の伸長は約50％に達します。ソルビトールの含有量が0.15％の場合、休憩時の伸長は45％程度に増加します。 HPMC水溶性包装フィルムがグリセロールとソルビトールで修正された後、引張強度と光学特性は減少しましたが、減少は有意ではありませんでした。
（3）グルタルアルデヒドの交差リンクHPMC水溶性パッケージングフィルムの赤外線分光法（FTIR）は、グルタルアルデヒドがフィルムと架橋し、HPMC水溶性パッケージングフィルムの水溶性性を低下させたことを示しました。グルタルアルデヒドの添加が0.25％だった場合、フィルムの機械的特性と光学特性は最適に達しました。グルタルアルデヒドの添加が0.44％だった場合、水浸漬時間は135分に達しました。
（4）HPMC水溶性パッケージフィルムフィルム形成ソリューションに適切な量のAOBを追加すると、フィルムの抗酸化特性が改善できます。 0.03％AOBが追加された場合、AOB/HPMCフィルムはDPPHフリーラジカルで約89％の除去率があり、除去効率は最高でした。
キーワード：水溶性包装フィルム。ヒドロキシプロピルメチルセルロース;可塑剤;架橋剤;抗酸化。
目次
まとめ…………………………………………。 ……………………………………………… ………………………………………。私
要約………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
目次…………………………………………。 ……………………………………………… …………………………私
第1章はじめに……………………………………。 ……………………………………………………………..1
1.1water-可溶性フィルム………………………………………………………………………………………………………………
1.1.1ポリビニルアルコール（PVA）水溶性フィルム………………………………………………………1
1.1.2ポリエチレン酸化物（PEO）水溶性フィルム……………………………………………………..2
1.1.3Starchベースの水溶性フィルム………………………………………………………………………………
1.1.4タンパク質ベースの水溶性フィルム………………………………………………………………………
1.2ヒドロキシプロピルメチルセルロース……………………………………………..………………………………………..
1.2.1ヒドロキシプロピルメチルセルロースの構造……………………………………………………
1.2.2ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶解度………………………………………………4
1.2.3ヒドロキシプロピルメチルセルロースのフィルム形成特性…………………………………….4
1.3ヒドロキシプロピルメチルセルロースフィルムの可塑化修飾……………………………..4
1.4ヒドロキシプロピルメチルセルロースフィルムの架橋修飾…………………………….5
1.5ヒドロキシプロピルメチルセルロースフィルムの抗酸化特性………………………………。 5
1.6トピックの提案…………………………………………………………。 ………………………………………….7
1.7研究コンテンツ………………………………………………………………………………………………………..7
第2章ヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性パッケージングフィルムの調製と特性……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.1はじめに………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………。 8
2.2実験セクション…………………………………………………………。 …………………………………………….8
2.2.1実験材料と楽器………………………………………………………。 ………..8
2.2.2標本の準備…………………………………………………………………………………………………..9
2.2.3特性評価とパフォーマンステスト……………………………………..………………………….9
2.2.4データ処理………………………………………。 ………………………………………………………………10
2.3結果と議論…………………………………………………………………………………………………10
2.3.1 HPMC薄膜に対するフィルム形成溶液濃度の影響……………………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………。 10
2.3.2 HPMC薄膜に対するフィルム形成温度の影響……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………。
2.4章の概要…………………………………………………………………………….. 16
第3章HPMC水溶性パッケージングフィルムに対する可塑剤の効果……………………………………………………………..17
3.1はじめに…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.2実験セクション…………………………………………………………………………………………………………..17
3.2.1実験材料と楽器…………………………………………………………………17
3.2.2標本の準備…………………………………………………………………18
3.2.3特性評価とパフォーマンステスト……………………………………..……………………….18
3.2.4データ処理……………………………………………………。 ……………………………………………..19
3.3結果と議論…………………………………………………………………………………
3.3.1 hpmc薄膜の赤外線吸収スペクトルに対するグリセロールとソルビトールの影響………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.2 hpmc薄膜のXRDパターンに対するグリセロールとソルビトールの影響…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.3グリセロールとソルビトールがHPMC薄膜の機械的特性に及ぼす影響…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.4 HPMCフィルムの光学特性に対するグリセロールとソルビトールの影響……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3.3.5 HPMCフィルムの水溶解度に対するグリセロールとソルビトールの影響………。 23
3.4章の概要……………………………………………………………………………………………..24
第4章HPMC水溶性パッケージングフィルムに対する架橋剤の効果………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.1はじめに……………………………………………………………………………………………………。 25
4.2実験セクション…………………………………………………………………………………………………………
4.2.1実験材料と楽器………………………………………………………25
4.2.2標本の準備………………………………………………………………………………..26
4.2.3特性評価とパフォーマンステスト……………………………………..………….26
4.2.4データ処理………………………………………………………。 …………………………………………..26
4.3結果と議論…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.3.1グルタルアルデヒドの交差リンクHPMC薄膜の赤外線吸収スペクトル…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.3.2グルタルアルデヒド架橋HPMC薄膜のXRDパターン………………………..27
4.3.3 HPMCフィルムの水溶性に対するグルタルアルデヒドの影響………………..28
4.3.4 HPMC薄膜の機械的特性に対するグルタルアルデヒドの効果…29
4.3.5 HPMCフィルムの光学特性に対するグルタルアルデヒドの影響…………………29
4.4章の概要…………………………………………………………………………….. 30
第5章天然抗酸化剤HPMC水溶性包装フィルム……………………………..31
5.1はじめに……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
5.2実験セクション………………………………………………………………………………………………………………
5.2.1実験材料と実験器具………………………………………………………
5.2.2標本の準備……………………………………………………………………………………………
5.2.3特性評価とパフォーマンステスト……………………………………..
5.2.4データ処理…………………………………………………。 ………………………………………………………33
5.3結果と分析…………………………………………………………………………………………………….33
5.3.1 ft-ir分析……………………………………………………………………………………………………33
5.3.2 XRD分析………………………………………………………………………………………………..34
5.3.3抗酸化特性……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34
5.3.4水溶解度……………………………………………………………………………………………………….35
5.3.5機械的特性…………………………………………………………………………………………..36
5.3.6光学パフォーマンス………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
5.4章の概要…………………………………………………………………………………………………
第6章結論…………………………………………………………。 ………………………………………..39
参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………40
学位研究中の研究出力…………………………………………………………………..44
謝辞………………………………………………………………………………………………………
第1章はじめに
新しい緑の包装材料として、水溶性包装フィルムは、外国（米国、日本、フランスなど）のさまざまな製品の包装に広く使用されています[1]。名前が示すように、水溶性フィルムは、水に溶けることができるプラスチックフィルムです。これは、水に溶けることができる水溶性ポリマー材料で作られており、特定の膜形成プロセスによって調製されます。その特別な特性により、人々が梱包するのに非常に適しています。したがって、ますます多くの研究者が環境保護と利便性の要件に注意を払い始めました[2]。
1.1水溶性フィルム
現在、水溶性フィルムは、主にポリビニルアルコールやポリエチレン酸化物などの石油ベースの材料を原料として使用した水溶性フィルム、および原材料やタンパク質などの天然物質を使用した水溶性フィルムです。
1.1.1ポリビニルアルコール（PVA）水溶性フィルム
現在、世界で最も広く使用されている水溶性フィルムは、主に水溶性PVAフィルムです。 PVAは、細菌が炭素源とエネルギー源として使用できるビニルポリマーであり、低価格、優れた油抵抗性、溶媒抵抗、ガスバリア特性を持つ一種の生分解性ポリマー材料に属する細菌と酵素[3]]の作用の下で分解できる[4]。 PVAフィルムには、優れた機械的特性、強力な適応性、優れた環境保護があります。広く使用されており、高度な商業化があります。これは、市場で最も広く使用されており、最大の水溶性包装フィルムです[5]。 PVAには優れた分解性があり、微生物によって分解して土壌でCO2とH2Oを生成することができます[6]。現在、水溶性フィルムに関する研究のほとんどは、それらを変更してブレンドして、より良い水溶性フィルムを入手することです。 Zhao Linlin、Xiong Hanguo [7]は、PVAを主要な原料として水溶性包装フィルムの調製を研究し、直交実験で最適な質量比を決定しました：酸化澱粉（O-ST）20％、ゼラチン5％、グリセロール16％、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）4％。得られた膜のマイクロ波乾燥後、室温での水中の水溶性時間は101秒です。
現在の研究状況から判断すると、PVAフィルムは広く使用され、低コストで、さまざまな特性で優れています。現在、最も完璧な水溶性包装材料です。ただし、石油ベースの材料として、PVAは再生不可能な資源であり、その原材料生産プロセスが汚染される可能性があります。米国、日本、その他の国はそれを非毒性物質としてリストしていますが、その安全はまだ疑問視されています。吸入と摂取の両方は体に有害であり[8]、完全な緑の化学と呼ぶことはできません。
1.1.2ポリエチレン酸化物（PEO）溶融性膜
ポリエチレン酸化物としても知られるポリエチレンオキシドは、室温であらゆる比率で水と混合できる熱可塑性の水溶性ポリマーです[9]。ポリエチレン酸化物の構造式はh-（ - och2ch2-）n-ohであり、その相対分子量はその構造に影響します。分子量が200〜20000の範囲である場合、それはポリエチレングリコール（PEG）と呼ばれ、分子量は20,000を超えています。 PEOは白い流れやすい粒状パウダーであり、処理と形状が簡単です。 PEOフィルムは、通常、熱可塑性処理を介してPEO樹脂に可塑剤、スタビライザー、フィラーをPEO樹脂に追加することにより調製されます[11]。
PEOフィルムは現在、優れた水溶性を備えた水溶性フィルムであり、その機械的特性も優れていますが、PEOには比較的安定した特性、比較的困難な分解条件、および環境に一定の影響を与えるゆっくりとした分解プロセスがあり、その主な機能のほとんどを使用できます。 PVAフィルムの代替[12]。さらに、PEOには特定の毒性もあるため、製品包装ではめったに使用されません[13]。
1.1.3澱粉ベースの水溶性フィルム
澱粉は天然の高分子ポリマーであり、その分子には多数のヒドロキシル基が含まれているため、澱粉分子間に強い相互作用があるため、澱粉は溶けて処理するのが困難であり、澱粉の互換性は貧弱であり、他のポリマーとの相互作用が困難です。一緒に処理された[14,15]。澱粉の水溶解度は貧弱で、冷水に膨らむのに長い時間がかかるため、改変された澱粉、つまり水溶性澱粉は、水溶性フィルムの準備によく使用されます。一般に、デンプンは、デンプンの元の構造を変化させるために、エステル化、エーテル化、接ぎ木、架橋などの方法によって化学的に修飾され、それによって澱粉の水溶性性が向上します[7,16]。
化学的手段によって澱粉グループにエーテル結合を導入するか、強力な酸化剤を使用して澱粉の固有の分子構造を破壊して、より良いパフォーマンスで修正された澱粉を取得し[17]、フィルム形成特性を改善した水溶性澱粉を取得します。ただし、低温では、澱粉フィルムは非常に不十分な機械的特性と透明性が低いため、ほとんどの場合、PVAなどの他の材料とブレンドすることで準備する必要があり、実際の使用値は高くありません。
1.1.4タンパク質ベースの水溶性薄い
タンパク質は、動物や植物に含まれる生物学的に活性な天然高分子物質です。ほとんどのタンパク質物質は室温での水に不溶性であるため、材料としてタンパク質を含む水溶性フィルムを調製するために、室温での水中のタンパク質の溶解度を解く必要があります。タンパク質の溶解度を向上させるには、修正する必要があります。一般的な化学修飾方法には、脱ハラメ酸塩、眼球拡張、リン酸化などが含まれます[18]。修飾の効果は、タンパク質の組織構造を変化させることであり、それにより、溶解度、ゲル化、吸水などの機能性が生産と加工のニーズを満たすことです。タンパク質ベースの水溶性フィルムは、原材料などの動物の毛の毛の毛を農業およびサイドラインの製品廃棄物を使用して、または石油化学産業を必要とせずに原材料を入手するための高タンパク植物の生産を専門とすることによって生産できます。ただし、マトリックスと同じタンパク質によって調製された水溶性フィルムは、機械的特性が低く、低温または室温での水溶解度が低いため、適用範囲が狭くなります。
要約すると、現在の水溶性フィルムの欠陥を改善するために、優れたパフォーマンスを備えた新しい、再生可能な水溶性パッケージングフィルム素材を開発することは非常に重要です。
ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、略してHPMC）は、資源が豊富な天然ポリマー材料であるだけでなく、非毒性、無害、低コスト、食品のために人々と競合するものではなく、自然の豊富な再生可能資源でもあります[20]。優れた水溶解度とフィルム形成特性があり、水溶性包装フィルムを準備する条件があります。
1.2ヒドロキシプロピルメチルセルロース
ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、略してHPMC）は、ヒプロメロースとしても省略され、アルカリ化処理、エーテル化の修飾、中和反応、洗浄および乾燥プロセスを通じて天然セルロースから得られます。水溶性セルロース誘導体[21]。ヒドロキシプロピルメチルセルロースには次の特性があります。
（1）豊富で再生可能なソース。ヒドロキシプロピルメチルセルロースの原料は、地球上で最も豊富な天然セルロースであり、有機再生可能資源に属します。
（2）環境に優しい、生分解性。ヒドロキシプロピルメチルセルロースは非毒性があり、人体に無害であり、医学および食品産業で使用できます。
（3）幅広い用途。水溶性ポリマー材料として、ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、良好な水溶性、分散、肥厚、水分保持、膜形成特性を持ち、建築材料、繊維など、食料、食料、コーティング、エレクトロニクス、その他の産業フィールドで広く使用できます[21]。
1.2.1ヒドロキシプロピルメチルセルロースの構造
HPMCは、アルカリ化後の天然セルロースから得られ、そのポリヒドロキシプロピルエーテルとメチルの一部は、プロピレン酸化物と塩化メチルでエーテル化されています。一般的な商業化されたHPMCメチル置換度の範囲は1.0から2.0の範囲で、ヒドロキシプロピルの平均置換度は0.1から1.0の範囲です。その分子式を図1.1 [22]に示します
天然のセルロース高分子間の強い水素結合により、水に溶けることは困難です。エーテル基がエーテル化セルロースに導入され、セルロース分子間の水素結合を破壊し、水への溶解度を高めるため、エーテル基がエーテル化されたセルロースに導入されるため、水中のエーテル化セルロースの溶解度が大幅に改善されます[23]]。ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）は典型的なヒドロキシアルキルアルキル混合エーテルであり[21]、その構造単位D-グルコピラノース残基にはメトキシ（-oCH3）、ヒドロキシプロポキシ（-och2 ch-（ch3）n oh）、および非拡張性のヒドロキシル様体の濃度が含まれています。各グループの調整と貢献。 - [och2ch（ch3）] n n oh groupの端にあるヒドロキシル基は、さらにアルキル化およびヒドロキシアルキル化できる活性群であり、分岐鎖がより長く、グラコル分子鎖に特定の内部可塑化効果があります。 -och3はエンドキャッピンググループであり、反応部位は置換後に不活性化され、短縮された疎水性群に属します[21]。新しく追加されたブランチチェーン上のヒドロキシル基とグルコース残基に残っているヒドロキシル基は、上記のグループによって変更でき、特定のエネルギー範囲内で非常に複雑な構造と調整可能な特性をもたらします[24]。
1.2.2ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶解度
ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、そのユニークな構造のために多くの優れた特性を持っています。冷水中のコロイド溶液に膨張し、溶液には特定の表面活性、高い透明度、安定した性能があります[21]。ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、メチルセルロースがプロピレンオキシドエーテル化によって修飾された後に得られるセルロースエーテルであるため、冷水溶解度とメチルセルロースと同様の温水不溶性の特性があり、水中の水溶性が改善されました。メチルセルロースは、良好な透明性と安定した粘度を備えた製品溶液を得るために、0〜5°Cで20〜40分間配置する必要があります[25]。ヒドロキシプロピルメチルセルロース生成物の溶液は、良好な安定性と良好な透明度を達成するために20〜25°Cでのみである必要があります[25]。たとえば、粉砕されたヒドロキシプロピルメチルセルロース（粒状形状0.2-0.5 mm）は、4％水溶液の粘度が20°Cで2000センチポーズに達すると、冷却せずに室温で水に簡単に溶解できます。
1.2.3ヒドロキシプロピルメチルセルロースの膜形成特性
ヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液は、優れた膜形成特性を備えており、医薬品製剤のコーティングに適した条件を提供できます。それによって形成されるコーティングフィルムは、無色で、無臭で、丈夫で透明です[21]。
Yan Yanzhong [26]は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの膜形成特性を調査するために直交検査を使用しました。スクリーニングは、因子として異なる濃度と異なる溶媒を持つ3つのレベルで行われました。結果は、10％ヒドロキシプロピルメチルセルロースを50％エタノール溶液に添加すると、膜形成特性が最適であり、持続的な放出薬物フィルムの膜形成材料として使用できることが示されました。
1.1ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の可塑化修飾
自然な再生可能資源として、セルロースから原材料として準備されたフィルムは、良好な安定性と処理可能性を持ち、廃棄された後に生分解性であり、環境に無害です。ただし、未成年のセルロース膜の靭性は不十分であり、セルロースは可塑化され、修飾することができます。
[27]クエン酸トリエチルとクエン酸アセチルを使用して、酢酸セルロースプロピオン酸を可塑化および修飾しました。結果は、クエン酸トリエチルとクエン酸アセチルの質量分率が10％であった場合、酢酸アセテートプロピオン酸セルロース膜の破壊時の伸長が36％と50％増加したことを示しました。
Luo Qiushui et al [28]は、メチルセルロース膜の機械的特性に対する可塑剤グリセロール、ステアリン酸、グルコースの効果を研究しました。結果は、グリセロール含有量が1.5％である場合、メチルセルロース膜の伸長速度がより良く、グルコースとステアリン酸の添加量が0.5％であった場合、メチルセルロース膜の伸長比が優れていることを示しました。
グリセロールは、グリセリンとして一般的に知られている温かい甘い味を備えた無色の、甘く、透明で粘着性の液体です。水溶液、軟化剤、可塑剤などの分析に適しています。任意の割合で水で溶解でき、低濃度のグリセロール溶液を潤滑油として使用して皮膚を保湿できます。ソルビトール、白い吸湿性粉末または結晶粉末、フレークまたは顆粒、無臭。水分吸収と水分保持の機能があります。チューインガムとキャンディーの生産に少し加えて、食べ物を柔らかく保ち、組織を改善し、硬化を減らし、砂の役割を果たすことができます。グリセロールとソルビトールはどちらも水溶性物質であり、水溶性セルロースエーテルと混合できます[23]。セルロースの可塑剤として使用できます。追加した後、セルロース膜の破壊時の柔軟性と伸びを改善できます。 [29]。一般に、溶液の濃度は2〜5％であり、可塑剤の量はセルロースエーテルの10〜20％です。可塑剤の含有量が高すぎると、コロイド脱水の収縮現象が高温で発生します[30]。
1.2ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の架橋修飾
水溶性フィルムは優れた水溶解度を持っていますが、種子包装袋などの場合に使用すると、迅速に溶解することは期待されていません。種子は水溶性フィルムで包まれており、種子の生存率を高めることができます。この時点で、種子を保護するために、映画が迅速に解散することは予想されていませんが、映画は最初に種子に特定の水を保持する効果を発揮するはずです。したがって、映画の水溶性時間を延長する必要があります。 [21]。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースが良好な水溶性を備えている理由は、その分子構造に多数のヒドロキシル基があるため、これらのヒドロキシル基がアルデヒドとの架橋反応を経験して、ヒドロキシルのヒドロキシルグループのヒドロキシルグループのヒドロキシルメチル菌のメチル硬化症のヒドロキシルメチル細胞分子を作ることができるからです。これにより、ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の水溶解度が低下し、ヒドロキシル基とアルデヒドの間の架橋反応が多くの化学結合を生成し、膜の機械的特性をある程度改善することもできます。ヒドロキシプロピルメチルセルロースと架橋されたアルデヒドには、グルタルアルデヒド、グリオキサル、ホルムアルデヒドなどが含まれます。その中には、グルタルアルデヒドには2つのアルデヒド基があり、架橋反応は高速です。比較的安全であるため、グルタルアルデヒドは一般にエーテルの架橋剤として使用されます。溶液中のこのタイプの架橋剤の量は、一般にエーテルの重量の7〜10％です。治療温度は約0〜30°Cで、時間は1〜120分です[31]。架橋反応は、酸性条件下で実行する必要があります。第一に、無機強酸または有機カルボン酸を溶液に加えて、溶液のpHを約4-6に調整し、次にアルデヒドを加えて架橋反応を実行します[32]。使用される酸には、HCl、H2SO4、酢酸、クエン酸などが含まれます。酸とアルデヒドは同時に加えて、溶液を希望のpH範囲で架橋反応を実行させることもできます[33]。
1.3ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の抗酸化特性
ヒドロキシプロピルメチルセルロースには資源が豊富で、フィルムを形成しやすく、新鮮なキーピング効果が良好です。食品防腐剤として、それは大きな発展の可能性を秘めています[34-36]。
Zhuang Rongyu [37]は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）食用フィルムを使用し、トマトでコーティングし、18日間20°Cで保存して、トマトの硬さと色への影響を研究しました。結果は、HPMCコーティングを伴うトマトの硬度がコーティングなしでそれよりも高いことを示しています。また、HPMC食用フィルムが、20℃で保存すると、トマトの色の変化をピンクから赤に遅らせる可能性があることも証明されました。
[38]は、コールドストレージ中の「wuzhong」ベイベリーフルーツの品質、アントシアニン合成、抗酸化活性に対するヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）コーティング処理の効果を研究しました。結果は、HPMCフィルムで処理したベイベリーの酸化防止性能が改善され、貯蔵中の減衰率が低下し、5％HPMCフィルムの効果が最適であることを示しました。
王カイカイ等[39]は、「Wuzhong」ベイベリーフルーツをテスト材料として使用して、リボフラビン複合ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）の効果を研究して、1℃での保管中の胸部ベイベリーフルーツの品質および抗酸化特性に合わせてコーティングしました。活動の効果。結果は、リボフラビンコンポジットHPMCコーティングベイベリーフルーツが単一のリボフラビンまたはHPMCコーティングよりも効果的であり、貯蔵中のベイベリーフルーツの減衰率を効果的に減らし、それによって果物の貯蔵期間を延長することを示しました。
近年、人々は食品安全のためにより高い要件を持っています。国内外の研究者は、研究の焦点を食品添加物から包装材料に徐々に移しました。抗酸化物質を包装材料に追加または噴霧することにより、食物酸化を減らすことができます。減衰率の影響[40]。自然な抗酸化物質は、人体に対する安全性と健康への健康の影響のために広く懸念されています[40,41]。
竹の葉の抗酸化剤（略してAOB）は、ユニークな天然の竹の香りと良好な水溶性を備えた天然の抗酸化物質です。国家標準のGB2760にリストされており、自然食品の抗酸化物質として保健省によって承認されています。また、肉製品、水生製品、膨らんだ食品の食品添加物としても使用できます[42]。
Sun Linaなど[42]竹の葉の抗酸化物質の主要な成分と特性をレビューし、食物に竹の葉の抗酸化物質の塗布を導入しました。 0.03％のAOBを新鮮なマヨネーズに追加すると、現時点では抗酸化効果が最も明白です。同じ量の茶ポリフェノール抗酸化物質と比較して、その抗酸化効果は明らかに茶ポリフェノールの効果よりも優れています。 Mg/Lのビールに150％を追加すると、ビールの抗酸化特性と貯蔵安定性が大幅に増加し、ビールはワインの体と良好な互換性を持っています。ワインボディの元の品質を確保しながら、竹の葉の香りとまろやかな味も増加します[43]。
要約すると、ヒドロキシプロピルメチルセルロースは、優れた膜形成特性と優れた性能を持っています。また、パッケージングの分野でパッケージングフィルムとして使用できる緑で分解性の材料でもあります[44-48]。グリセロールとソルビトールはどちらも水溶性可塑剤です。セルロース膜形成溶液にグリセロールまたはソルビトールを加えると、ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の靭性が改善され、それによりフィルムの破壊時の伸びが増加します[49-51]。グルタルアルデヒドは、一般的に使用される消毒剤です。他のアルデヒドと比較して、それは比較的安全であり、分子にダイヤルヒド基を持っており、架橋速度は比較的速いです。ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の架橋修飾として使用できます。フィルムをより多くの機会に使用できるように、フィルムの水溶解度を調整できます[52-55]。ヒドロキシダイオスメチルセルロースフィルムの抗酸化特性を改善し、食品包装への応用を拡大するために、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフィルムに竹の葉の抗酸化物質を追加します。
1.4トピックの提案
現在の研究状況から、水溶性フィルムは主にPVAフィルム、PEOフィルム、デンプンベースの水溶性フィルムで構成されています。石油ベースの材料として、PVAとPEOは再生不可能なリソースであり、その原材料の生産プロセスは汚染される可能性があります。米国、日本、その他の国はそれを非毒性物質としてリストしていますが、その安全はまだ疑問視されています。吸入と摂取の両方は体に有害であり[8]、完全な緑の化学と呼ぶことはできません。デンプンベースのタンパク質ベースの水溶性材料の生産プロセスは基本的に無害であり、製品は安全ですが、ハードフィルム形成、低い伸長、および簡単な破損の欠点があります。したがって、ほとんどの場合、PVAなどの他の材料とブレンドすることにより、準備する必要があります。使用値は高くありません。したがって、現在の水溶性フィルムの欠陥を改善するために、優れたパフォーマンスを備えた新しい、再生可能な水溶性パッケージングフィルム素材を開発することは非常に重要です。
ヒドロキシプロピルメチルセルロースは天然ポリマー材料であり、資源だけでなく再生可能です。優れた水溶解度とフィルム形成特性があり、水溶性包装フィルムを準備する条件があります。したがって、このペーパーでは、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを原料として使用した新しいタイプの水溶性包装フィルムを準備し、その準備条件と比率を体系的に最適化し、適切な可塑剤（グリセロールとソルビトール）を追加する予定です。 ）、架橋剤（グルタルアルデヒド）、抗酸化剤（竹の葉の抗酸化物質）、およびその特性を改善して、機械的特性、光学特性、水溶性、酸化剤特性などのより良い包括的な特性を備えたヒドロキシプロピル基を調製します。メチルセルロース水溶性包装フィルムは、水溶性パッケージングフィルム素材としてのアプリケーションにとって非常に重要です。
1.5研究コンテンツ
研究の内容は次のとおりです。
1）HPMC水溶性パッケージングフィルムは、ソリューション鋳造フィルム形成法によって準備され、フィルムの特性を分析して、HPMCフィルム形成液の濃度の影響と、HPMC水溶性包装フィルムのパフォーマンスに対するフィルム形成温度の影響を研究しました。
2）HPMC水溶性包装フィルムの機械的特性、水溶解度、光学特性に対するグリセロールおよびソルビトール可塑剤の効果を研究する。
3）HPMC水溶性包装フィルムの水溶解度、機械的特性、光学特性に対するグルタルアルデヒド架橋剤の効果を研究する。
4）AOB/HPMC水溶性包装フィルムの準備。 AOB/HPMC薄膜の酸化抵抗、水溶解度、機械的特性、光学特性が研究されました。
第2章ヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装フィルムの準備と特性
2.1はじめに
ヒドロキシプロピルメチルセルロースは天然セルロース誘導体です。それは非毒性、非汚染、再生可能、化学的に安定しており、良好な水溶性とフィルム形成特性を持っています。潜在的な水溶性包装フィルム素材です。
この章では、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを原料として使用して、2％から6％の質量分数を持つヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液を調製し、溶液鋳造方法ごとに水溶性パッケージングフィルムを調製し、濃度および膜浸透性の濃度温度、光学的特性に対する濃度とフィルム型の温度の膜形成液体効果を研究します。フィルムの結晶特性は、X線回折、および引張強度、破損時の伸長、光透過率、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装フィルムのhazeによって特徴付けられました。
2.2実験部門
2.2.1実験材料と楽器
2.2.2標本の準備
1）計量：電子バランスを備えた一定量のヒドロキシプロピルメチルセルロースを計量します。
2）溶解：計量したヒドロキシプロピルメチルセルロースを調製した脱イオン水に加え、正常な温度と圧力で完全に溶解するまで攪拌し、特定の濃度の組成を得るために一定期間（排除）します。膜液。 2％、3％、4％、5％、6％で配合されています。
3）フィルムの形成：film種類の濃度が異なるフィルムの準備：異なる濃度のHPMCフィルム形成ソリューションをガラスペトリ皿に注入してフィルムを鋳造し、40〜50°Cの爆風乾燥オーブンに入れて、乾燥してフィルムを形成します。厚さ25〜50μmのヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装フィルムが用意されており、フィルムは剥がれて乾燥箱に入れられて使用するために置かれます。さまざまなフィルム形成温度での薄膜の準備（乾燥中の温度とフィルム形成）：5％HPMCの濃度でフィルム形成溶液をガラスのペトリ皿に注入し、さまざまな温度（30〜70°C）でフィルムを鋳造しました（30〜70°C）。約45μmの厚さのヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装フィルムを準備し、フィルムを剥がして使用するために乾燥箱に入れました。調製されたヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装フィルムは、略してHPMCフィルムと呼ばれます。
2.2.3特性評価とパフォーマンス測定
2.2.3.1広角X線回折（XRD）分析
広角X線回折（XRD）は、分子レベルの物質の結晶状態を分析します。スイスのThermo ARL Companyが製造したARL/XTRAタイプのX線回折計が決定に使用されました。測定条件：X線源は、ニッケルフィルタリングされたCu-Kα系統（40kV、40mA）でした。スキャン角は0°から80°（2θ）です。スキャン速度6°/min。
2.2.3.2機械的特性
フィルムの破壊時の引張強度と伸長は、その機械的特性を判断するための基準として使用され、膜が最大の均一なプラスチック変形を生成するときのストレスを指し、ユニットはMPAです。 Break（Breaking Elongation）での伸びは、フィルムが％で表された元の長さに壊れたときの伸長の比を指します。プラスチックフィルムの引張特性のためのGB130222-92テスト方法に従って、インストロン（5943）タイプのミニチュア電子普遍的な張力試験機（上海）試験装置を使用して、25°C、50％RH条件でのテスト、均一な厚さの厚さを持つサンプルを選択し、不純物なしのきれいな表面を選択します。
2.2.3.3光学特性
光学特性は、主にフィルムの透過率とヘイズを含む、パッケージングフィルムの透明性の重要な指標です。フィルムの透過率とヘイズは、透過性ヘイズテスターを使用して測定されました。きれいな表面としわのないテストサンプルを選び、テストスタンドにそっと置き、吸引カップで修正し、室温（25°Cと50％RH）でフィルムの光透過率とヘイズを測定します。サンプルは3回テストされ、平均値が取得されます。
2.2.3.4水溶解度
約45μmの厚さの30mm×30mmフィルムをカットし、200mlビーカーに100mlの水を加え、フィルムを静止水面の中央に置き、フィルムが完全に消える時間を測定します[56]。各サンプルを3回測定し、平均値を取得し、ユニットは最小でした。
2.2.4データ処理
実験データはExcelによって処理され、Originソフトウェアによってプロットされました。
2.3結果と議論
2.3.1.1異なるフィルム形成溶液濃度の下でのHPMC薄膜のXRDパターン
図2.1 HPのさまざまな内容の下でのHPMCフィルムのXRD
広角X線回折は、分子レベルでの物質の結晶状態の分析です。図2.1は、異なる膜形成溶液濃度の下でのHPMC薄膜のXRD回折パターンです。図には、HPMCフィルムには2つの回折ピーク[57-59]（9.5°および20.4°近く）があります。図から、HPMC濃度の増加により、HPMCフィルムの回折ピークが9.5°および20.4°程度で最初に強化されることがわかります。そして、弱体化し、分子配置の程度（順序付けられた配置）が最初に増加し、次に減少しました。濃度が5％の場合、HPMC分子の秩序ある配置が最適です。上記の現象の理由は、HPMC濃度の増加により、膜形成溶液中の結晶核の数が増加し、HPM分子配置がより規則的になるためです。 HPMC濃度が5％を超えると、フィルムのXRD回折ピークが弱まります。分子鎖の配置の観点からは、HPMC濃度が大きすぎると、膜形成溶液の粘度が高すぎるため、分子鎖が移動するのが難しく、時間内に配置できないため、HPMCフィルムの順序付けが減少しました。
2.3.1.2異なる膜形成溶液濃度の下でのHPMC薄膜の機械的特性。
フィルムの破壊時の引張強度と伸長は、その機械的特性を判断するための基準として使用され、張力強度は、フィルムが最大の均一な塑性変形を生成するときの応力を指します。ブレーク時の伸びは、ブレイク時のフィルムの元の長さに対する変位の比率です。フィルムの機械的特性の測定は、いくつかの分野でその応用を判断できます。
図2.2 HPMCフィルムの機械的特性に対するHPMCの異なる含有量の影響
図2.2から、異なる濃度のフィルム形成溶液の下でのHPMCフィルムの破壊での引張強度と伸長の変化する傾向は、HPMCフィルムの破壊時の引張強度と伸長が最初に増加し、HPMCフィルム形成溶液の濃度の増加が増加することがわかります。溶液濃度が5％の場合、HPMCフィルムの機械的特性の方が優れています。これは、膜形成の液体濃度が低い場合、溶液の粘度が低く、分子鎖間の相互作用が比較的弱く、分子を秩序ある方法で配置できないため、フィルムの結晶化能力は低く、その機械的特性は低いためです。フィルム形成の液体濃度が5％の場合、機械的特性は最適な値に達します。フィルム形成液の濃度が増加し続けるにつれて、溶液の鋳造と拡散がより困難になり、得られたHPMCフィルムの不均一な厚さとより多くの表面欠陥[60]をもたらし、HPMCフィルムの機械的特性の減少をもたらします。したがって、5％HPMCフィルム形成ソリューションの濃度が最も適しています。入手したフィルムのパフォーマンスも優れています。
2.3.1.3異なる膜形成溶液濃度の下でのHPMC薄膜の光学特性
包装フィルムでは、光透過率とヘイズは、フィルムの透明性を示す重要なパラメーターです。図2.3は、異なるフィルム形成液濃度の下でのHPMCフィルムの透過率とヘイズの変化する傾向を示しています。図から、HPMCフィルム形成溶液の濃度の増加により、HPMCフィルムの透過率が徐々に減少し、フィルム形成溶液の濃度の増加とともにヘイズが大幅に増加したことがわかります。
図2.3 HPMCフィルムの光学特性に対するHPMCの異なる含有量の影響
2つの主な理由があります。1つ目は、分散相の数濃度の観点から、濃度が低い場合、数濃度は材料の光学特性に支配的な影響を及ぼします[61]。したがって、HPMCフィルム形成溶液の濃度が増加すると、フィルムの密度が低下します。光透過率は大幅に減少し、ヘイズは大幅に増加しました。第二に、映画制作プロセスの分析から、それはフィルムがソリューション鋳造フィルム形成法によって作られたためかもしれません。伸長の難しさの増加は、フィルム表面の滑らかさの減少とHPMCフィルムの光学特性の減少につながります。
2.3.1.4異なる膜形成液濃度の下でのHPMC薄膜の水溶解度
水溶性フィルムの水溶性は、フィルム形成濃度に関連しています。さまざまなフィルム形成濃度で作られた30mm×30mmフィルムを切り取り、フィルムを「+」でマークして、フィルムが完全に消える時間を測定します。フィルムがビーカーの壁に包まれたりくっついたりする場合は、再テストします。図2.4は、異なる膜形成液濃度の下でのHPMCフィルムの水溶解度の傾向図です。フィルム形成の液体濃度の増加により、HPMCフィルムの水溶性時間が長くなり、HPMCフィルムの水溶性が低下することを示していることがわかります。その理由は、HPMCフィルム形成溶液の濃度の増加により、溶液の粘度が増加し、ゲル化後に分子間力が強化され、水中のHPMCフィルムの拡散性が低下し、水溶性の減少をもたらすと推測されています。
図2.4 HPMCフィルムの水溶性に対するHPMCの異なる含有量の影響
2.3.2 HPMC薄膜に対するフィルム形成温度の影響
2.3.2.1さまざまなフィルムでのHPMC薄膜のXRDパターン
図2.5異なるフィルム形成温度の下でのHPMCフィルムのXRD
図2.5は、さまざまなフィルム形成温度でのHPMC薄膜のXRDパターンを示しています。 HPMCフィルムについては、9.5°と20.4°の2つの回折ピークを分析しました。回折ピークの強度の観点から、膜形成温度の上昇とともに、2つの場所の回折ピークが最初に増加し、次に弱くなり、結晶化能力が最初に増加し、次に減少しました。膜形成温度が50°Cの場合、温度が均質核生成に及ぼす影響の観点からHPMC分子の順序付けられた配置は、温度が低い場合、溶液の粘度が高く、結晶核の成長速度は小さく、結晶化は困難です。フィルム形成温度が徐々に上昇すると、核形成速度が増加すると、分子鎖の動きが加速され、分子鎖が整然とした方法で結晶核の周りに簡単に配置され、結晶化を形成するのが簡単であるため、結晶化は一定の温度で最大値に達します。膜形成温度が高すぎると、分子運動が激しく激しくなりすぎ、結晶核の形成が困難であり、核効率の形成は低く、結晶を形成することは困難です[62,63]。したがって、HPMCフィルムの結晶化度は最初に増加し、その後、フィルム形成温度の上昇とともに減少します。
2.3.2.2さまざまな膜形成温度でのHPMC薄膜の機械的特性
フィルムの形成温度の変化は、フィルムの機械的特性にある程度の影響を与えます。図2.6は、さまざまなフィルムの形成温度でのHPMCフィルムの破損での引張強度と伸びの傾向の変化を示しています。同時に、最初に増加してから減少する傾向を示しました。フィルムの形成温度が50°Cの場合、HPMCフィルムの破壊時の引張強度と伸長は、それぞれ116 MPaと32％である最大値に達しました。
図2.6 HPMCフィルムの機械的特性に対するフィルム形成温度の影響
分子配置の観点からは、分子の秩序ある配置が大きいほど、引張強度が良くなります[64]。さまざまなフィルム形成温度でのHPMCフィルムの図2.5 XRDパターンから、フィルム形成温度の上昇により、HPMC分子の秩序ある配置が最初に増加し、次に減少することがわかります。フィルム形成温度が50°Cの場合、順序付けられた配置の程度が最大であるため、HPMCフィルムの引張強度は最初に増加し、その後、フィルム形成温度の上昇とともに減少し、最大値は50℃のフィルム形成温度で表示されます。ブレーク時の伸びは、最初に増加してから減少する傾向を示しています。その理由は、温度の上昇とともに、分子の秩序ある配置が最初に増加し、次に減少し、ポリマーマトリックスに形成された結晶構造が非結晶化ポリマーマトリックスに分散されるためです。マトリックスでは、物理的な架橋構造が形成され、これは強化に特定の役割を果たし[65]、それによってHPMCフィルムの破壊時の伸長が促進され、50°Cのフィルム形成温度でピークになります。
2.3.2.3さまざまなフィルム形成温度でのHPMCフィルムの光学特性
図2.7は、さまざまなフィルム形成温度でのHPMCフィルムの光学特性の変化曲線です。フィルム形成温度の上昇により、HPMCフィルムの透過率が徐々に増加し、ヘイズが徐々に減少し、HPMCフィルムの光学特性が徐々に良くなることがわかります。
図2.7 HPMCの光学特性に対するフィルム形成温度の影響
フィルム[66]に対する温度と水分子の影響によれば、温度が低い場合、水分子はHPMCに結合水の形で存在しますが、この結合水は徐々に揮発し、HPMCはガラス状態にあります。フィルムの揮発はHPMCに穴を形成し、光照射後に穴に散乱が形成され[67]、フィルムの光透過率は低く、ヘイズが高くなります。温度が上昇すると、HPMCの分子セグメントが移動し始め、水の揮発後に形成された穴、穴が徐々に減少し、穴での光散乱度が減少し、透過率が増加し[68]、映画の光透過率が増加し、ヘイズが減少します。
2.3.2.4さまざまなフィルム形成温度でのHPMCフィルムの水溶解度
図2.8は、さまざまなフィルム形成温度でのHPMCフィルムの水溶性曲線を示しています。図から、HPMCフィルムの水溶解度時間がフィルム形成温度の上昇とともに増加すること、つまりHPMCフィルムの水溶解度が悪化することがわかります。フィルム形成温度の上昇、水分子の蒸発速度とゲル化速度が加速されると、分子鎖の動きが加速され、分子間隔が減少し、フィルムの分子配置がより密になり、水分子がHPMC分子間に入ることが困難になります。水溶解度も低下します。
図2.8 HPMCフィルムの水溶解度に対するフィルム形成温度の影響
2.4この章の概要
この章では、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを原料として使用して、溶液鋳造膜形成法によりHPMC水溶性包装フィルムを調製しました。 HPMCフィルムの結晶性は、XRD回折によって分析されました。 HPMC水溶性パッケージングフィルムの機械的特性をテストし、微小電子普遍的な引張試験機で分析し、HPMCフィルムの光学特性を軽伝達ヘイズテスターによって分析しました。水の溶解時間（水溶解度時間）を使用して、その水溶解度を分析します。次の結論は、上記の研究から引き出されます。
1）HPMCフィルムの機械的特性は、最初に増加し、次にフィルム形成溶液の濃度の増加とともに減少し、最初に増加し、フィルム形成温度の上昇とともに減少しました。 HPMCフィルム形成溶液の濃度が5％で、フィルム形成温度が50°Cの場合、フィルムの機械的特性は良好です。現時点では、引張強度は約116MPaであり、休憩時の伸びは約31％です。
2）HPMCフィルムの光学特性は、フィルム形成溶液の濃度の増加とともに減少し、フィルム形成温度の上昇とともに徐々に増加します。フィルム形成溶液の濃度は5％を超えてはならず、フィルム形成温度が50°Cを超えてはならないことを包括的に考慮してください
3）HPMCフィルムの水溶解度は、フィルム形成溶液の濃度の増加とフィルム形成温度の上昇により、下降傾向を示しました。 5％HPMCフィルム形成溶液の濃度と50°Cのフィルム形成温度を使用した場合、フィルムの水溶解時間は55分でした。
第3章HPMC水溶性包装フィルムに対する可塑剤の効果
3.1はじめに
新しいタイプの天然ポリマー材料として、HPMC水溶性パッケージングフィルムには、優れた開発の見通しがあります。ヒドロキシプロピルメチルセルロースは天然セルロース誘導体です。それは非毒性、非汚染、再生可能、化学的に安定しており、優れた特性を持っています。水溶性とフィルム形成、それは潜在的な水溶性包装フィルム素材です。
前の章では、溶液キャスト膜形成法によるヒドロキシプロピルメチルセルロースを原料として使用して、膜形成液濃度とフィルム形成温度がヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装膜に及ぼす影響の効果を使用して、HPMC水溶性包装フィルムの調製について説明しました。パフォーマンスの影響。結果は、フィルムの引張強度が約116MPaであり、ブレーク時の伸びは最適な濃度とプロセス条件下で31％であることを示しています。このような映画のタフネスは、一部のアプリケーションでは貧弱であり、さらなる改善が必要です。
この章では、ヒドロキシプロピルメチルセルロースは依然として原料として使用されており、溶液性包装フィルムは溶液鋳造フィルム形成法によって準備されています。 、休憩時の伸び）、光学特性（透過率、ヘイズ）、および水溶解度。
3.2実験部門
3.2.1実験材料と楽器
表3.1実験材料と仕様
表3.2実験機器と仕様
3.2.2サンプル準備
1）計量：一定量のヒドロキシプロピルメチルセルロース（5％）およびソルビトール（0.05％、0.15％、0.25％、0.25％、0.35％、0.45％）を電子バランスで測定し、シリンジを使用してグリセロールアルコールを測定します（0.05％、0.15％、0.25％、0.35％、0.45％）。
2）溶解：計量したヒドロキシプロピルメチルセルロースを調製した脱イオン水に加え、正常な温度と圧力で完全に溶解するまで攪拌し、それぞれ異なる質量分数にグリセロールまたはソルビトールを加えます。ヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液では、一定期間攪拌して均等に混合し、5分間（デフォミング）補給して、特定の濃度の膜形成液を得ます。
3）フィルムメイキング：フィルム形成の液体をガラスのペトリ皿に注入してフィルムを形成し、一定の期間放置してジェルにしてから、爆風乾燥オーブンに入れて乾燥させ、厚さ45μmのフィルムを作るためにフィルムを作ってください。フィルムを使用するために乾燥ボックスに入れた後。
3.2.3特性評価とパフォーマンステスト
3.2.3.1赤外線吸収分光法（FT-IR）分析
赤外線吸収分光法（FTIR）は、分子構造に含まれる官能基を特徴付け、官能基を特定する強力な方法です。 HPMCパッケージングフィルムの赤外線吸収スペクトルは、Thermoelectric Corporationによって生成されたNicolet 5700フーリエ変換赤外線分光計を使用して測定されました。この実験では、薄膜法を使用し、スキャン範囲は500〜4000 cm-1で、スキャンの数は32でした。サンプルフィルムは、赤外線分光法のために50°Cの乾燥オーブンで24時間乾燥しました。
3.2.3.2広角X線回折（XRD）分析：2.2.3.1と同じ
3.2.3.3機械的特性の決定
フィルムの破壊時の引張強度と伸長は、その機械的特性を判断するためのパラメーターとして使用されます。破壊時の伸びは、フィルムが壊れたときの変位と元の長さの比率です。プラスチックフィルムの引張特性のためのGB13022-92テスト方法に従って、Instron（5943）ミニチュア電子普遍的な張力試験機（上海）試験装置を使用して、25°C、50％RH条件でテストし、均一な厚さのサンプルを選択し、純粋な厚さを備えたサンプルを選択します。
3.2.3.4光学特性の決定：2.2.3.3と同じ
3.2.3.5水溶解度の決定
約45μmの厚さの30mm×30mmフィルムをカットし、200mlビーカーに100mlの水を加え、フィルムを静止水面の中央に置き、フィルムが完全に消える時間を測定します[56]。各サンプルを3回測定し、平均値を取得し、ユニットは最小でした。
3.2.4データ処理
実験データはExcelによって処理され、グラフはOriginソフトウェアによって描画されました。
3.3結果と議論
3.3.1 HPMCフィルムの赤外線吸収スペクトルに対するグリセロールとソルビトールの影響
（a）グリセロール（B）ソルビトール
図3.1異なるグリセロールまたはソルビトラム濃縮の下でのHPMCフィルムのFT-IR
赤外線吸収分光法（FTIR）は、分子構造に含まれる官能基を特徴付け、官能基を特定する強力な方法です。図3.1は、異なるグリセロールとソルビトールの添加を伴うHPMCフィルムの赤外線スペクトルを示しています。図から、HPMCフィルムの特徴的なスケルトン振動ピークは、主に2600〜3700cm-1および750〜1700cm-1 [57-59]、3418cm-1の2つの地域にあることがわかります。
近くの吸収帯は、OH結合の伸び振動によって引き起こされます。2935cm-1は-ch2の吸収ピークです。1050cm-1は、一次および二次ヒドロキシル基の-CO-および-COC-の吸収ピークであり、1657cm-1はヒドロキシル基の吸収ピークです。フレームワークの伸縮振動におけるヒドロキシル基の吸収ピーク945cm -1は、-ch3の揺れ吸収ピークです[69]。 1454cm-1、1373cm-1、1315cm-1、および945cm-1の吸収ピークは、それぞれ-CH3の非対称の対称変形振動、面内および面外曲げ振動に割り当てられます[18]。可塑化後、フィルムの赤外線スペクトルに新しい吸収ピークは現れませんでした。これは、HPMCが本質的な変更を受けなかったことを示しています。つまり、可塑剤はその構造を破壊しませんでした。グリセロールの添加により、HPMCフィルムの3418cm-1での-OHの伸縮振動ピークが弱まり、1657cm-1での吸収ピークが1050cm-1での吸収ピークが弱くなり、原発性および二次ヒドロキシルグループの-CO-および-COC-の吸収ピークが弱くなりました。 HPMCフィルムにソルビトールを追加すると、3418cm-1の-OHストレッチ振動ピークが弱まり、1657cm-1の吸収ピークが弱まりました。 。これらの吸収ピークの変化は、主に誘導効果と分子間水素結合によって引き起こされ、隣接する-CH3および-CH2帯域で変化します。小さいため、分子物質の挿入は分子間水素結合の形成を妨げるため、可塑化された膜の引張強度は減少します[70]。
3.3.2 HPMCフィルムのXRDパターンに対するグリセロールとソルビトールの影響
（a）グリセロール（B）ソルビトール
図3.2異なるグリセロールまたはソルビトラムコンセントラの下のHPMCフィルムのXRD
広角X線回折（XRD）は、分子レベルでの物質の結晶状態を分析します。スイスのThermo ARL Companyが製造したARL/XTRAタイプのX線回折計が決定に使用されました。図3.2は、グリセロールとソルビトールの異なる添加を伴うHPMCフィルムのXRDパターンです。グリセロールの添加により、回折の強度は9.5°と20.4°の両方とも弱くなります。ソルビトールの添加により、添加量が0.15％だった場合、9.5°の回折ピークが強化され、20.4°の回折ピークが弱くなりましたが、総回折ピーク強度はソルビトールなしのHPMCフィルムのそれよりも低かった。ソルビトールの連続的な添加により、9.5°の回折ピークが再び弱くなり、20.4°の回折ピークは有意に変化しませんでした。これは、グリセロールとソルビトールの小分子を添加すると、分子鎖の秩序ある配置が乱れ、元の結晶構造が破壊され、それによってフィルムの結晶化が減少するためです。図から、グリセロールがHPMCフィルムの結晶化に大きな影響を与えていることがわかります。これは、グリセロールとHPMCが適切に互換性があり、ソルビトールとHPMCの互換性が低いことを示しています。可塑剤の構造解析から、ソルビトールはセルロースのものと同様の糖リング構造を持ち、その立体障害効果は大きく、ソルビトール分子とセルロース分子の間の弱い浸透性をもたらすため、セルロース結晶化にほとんど影響を与えません。
[48]。
3.3.3 HPMCフィルムの機械的特性に対するグリセロールとソルビトールの影響
フィルムの破壊時の引張強度と伸長は、その機械的特性を判断するためのパラメーターとして使用され、機械的特性の測定は特定の分野でその応用を判断できます。図3.3は、可塑剤を添加した後のHPMCフィルムの破壊時の引張強度と伸長の変化を示しています。
図3.3 HPMCフィルムの機械特性に対するグリセロールまたはソルビトルモンの影響
図3.3（a）から、グリセロールの添加により、HPMCフィルムの破壊時の伸びが最初に増加し、次に減少しますが、引張強度は最初に急速に減少し、ゆっくりと減少し続けることがわかります。グリセロールにはより多くの親水基があり、材料と水分子が強力な水分補給効果を持つため[71]、フィルムの柔軟性を改善するため、HPMCフィルムの破壊時の伸びが最初に増加し、次に減少しました。グリセロールの添加の継続的な増加により、HPMCフィルムの破壊時の伸びが減少します。これは、グリセロールがHPMC分子鎖のギャップを大きくするためであり、高分子間の絡み合いがポイントを減らし、フィルムがストレスをかけたときに壊れやすくなります。引張強度の急速な減少の理由は次のとおりです。グリセロールの小分子の添加は、HPMC分子鎖の間の密接な配置を乱し、巨大分子間の相互作用力を弱め、膜の引張強度を低下させます。張力強度分子鎖の配置の観点からは、適切なグリセロールがHPMC分子鎖の柔軟性をある程度増加させ、ポリマー分子鎖の配置を促進し、フィルムの引張強度をわずかに増加させます。ただし、グリセロールが多すぎると、分子鎖は秩序ある配置と同時に除去され、脱離の速度は順序付けられた配置[72]よりも高く、フィルムの結晶化が減少し、HPMCフィルムの緊張強度が低くなります。強化効果はHPMCフィルムの引張強度を犠牲にしているため、追加されたグリセロールの量はそれほど大きくないはずです。
図3.3（b）に示すように、ソルビトールの添加により、HPMCフィルムの破壊時の伸びが最初に増加し、次に減少しました。ソルビトールの量が0.15％になると、HPMCフィルムの破壊時の伸長は45％に達し、その後、フィルムの破壊時の伸長は再び徐々に減少しました。引張強度は急速に減少し、その後、ソルビトールの連続的な添加により約50mpを変動させます。追加されたソルビトールの量が0.15％である場合、可塑化効果が最適であることがわかります。これは、ソルビトールの小分子の添加が分子鎖の通常の配置を乱し、分子間のギャップを大きくし、相互作用力が減少し、分子が簡単にスライドできるため、膜の破損時の伸長が増加し、張力強度が低下するためです。ソルビトールの量が増加し続けるにつれて、ソルビトールの小分子が高分子間で完全に分散され、高分子間の絡み合いポイントと映画の破壊時の伸長の減少が徐々に減少したため、フィルムの破損時の伸びが再び減少しました。
グリセロールとソルビトールのHPMCフィルムに対する可塑化効果を比較すると、0.15％のグリセロールを追加すると、フィルムの破壊時の伸長が約50％に増加する可能性があります。 0.15％のソルビトールを追加すると、フィルムの破損時に伸びが増加するだけですが、レートは約45％に達します。引張強度は低下し、グリセロールを添加すると減少が小さくなりました。 HPMCフィルムに対するグリセロールの可塑化効果は、ソルビトールのそれよりも優れていることがわかります。
3.3.4 HPMCフィルムの光学特性に対するグリセロールとソルビトールの影響
（a）グリセロール（B）ソルビトール
図3.4 HPMCフィルムのグリセロールまたはソルビトルモン光学特性の効果
光透過率とヘイズは、包装フィルムの透明性の重要なパラメーターです。包装された商品の視界と明快さは、主に包装フィルムの光透過率とヘイズに依存しています。図3.4に示すように、グリセロールとソルビトールの添加は、HPMCフィルム、特にヘイズの光学特性に影響を与えました。図3.4（a）は、HPMCフィルムの光学特性に対するグリセロール添加の効果を示すグラフです。グリセロールの追加により、HPMCフィルムの透過率が最初に増加し、次に減少し、最大値は約0.25％に達しました。ヘイズは急速に増加し、ゆっくりと増加しました。上記の分析から、グリセロールの添加量が0.25％である場合、フィルムの光学特性が優れているため、グリセロールの添加量は0.25％を超えてはなりません。図3.4（b）は、HPMCフィルムの光学特性に対するソルビトールの添加の効果を示すグラフです。図から、ソルビトールの追加により、HPMCフィルムのhazeが最初に増加し、次にゆっくりと減少してから増加し、透過率が最初に増加してから増加することがわかります。減少し、ソルビトールの量が0.45％だった同時に、光透過率とヘイズがピークに達しました。追加されたソルビトールの量が0.35〜0.45％の場合、その光学特性が優れていることがわかります。グリセロールとソルビトールがHPMCフィルムの光学特性に及ぼす影響を比較すると、ソルビトールはフィルムの光学特性にほとんど影響を与えないことがわかります。
一般的に、光透過率が高い材料はヘイズが低くなり、その逆も同様ですが、これは必ずしもそうではありません。一部の材料は、高い光透過率を持っていますが、つや消しガラスのような薄膜などのhaze値も高くなっています[73]。この実験で作成されたフィルムは、ニーズに応じて適切な可塑剤と追加量を選択できます。
3.3.5 HPMCフィルムの水溶解度に対するグリセロールとソルビトールの影響
（a）グリセロール（B）ソルビトール
図3.5 HPMCフィルムのグリセロールまたはソルビトルモン水溶解度の影響
図3.5は、HPMCフィルムの水溶解度に対するグリセロールとソルビトールの効果を示しています。図から、可塑剤含有量の増加により、HPMCフィルムの水溶性時間が延長されること、つまりHPMCフィルムの水溶解度が徐々に減少し、グリセロールがソルビトールよりもHPMCフィルムの水溶解度に大きな影響を与えることがわかります。ヒドロキシプロピルメチルセルロースが良好な水溶性を持っている理由は、その分子に多数のヒドロキシル基が存在するためです。赤外線スペクトルの分析から、グリセロールとソルビトールの添加により、HPMCフィルムのヒドロキシル振動ピークが弱くなり、HPMC分子のヒドロキシル基の数が減少し、HPMCフィルムの減少性が減少することを示しています。
3.4この章のセクション
HPMCフィルムの上記のパフォーマンス分析により、可塑剤グリセロールとソルビトールがHPMCフィルムの機械的特性を改善し、フィルムの破壊時の伸長を増加させることがわかります。グリセロールの添加が0.15％である場合、HPMCフィルムの機械的特性は比較的良好で、引張強度は約60mpaで、破壊時の伸長は約50％です。グリセロールの添加が0.25％の場合、光学特性の方が優れています。ソルビトールの含有量が0.15％の場合、HPMCフィルムの引張強度は約55MPaであり、休憩時の伸長は約45％に増加します。ソルビトールの含有量が0.45％の場合、フィルムの光学特性の方が優れています。両方の可塑剤は、HPMCフィルムの水溶解度を低下させましたが、ソルビトールはHPMCフィルムの水溶解度への影響はそれほど多くありませんでした。 HPMCフィルムの特性に対する2つの可塑剤の効果の比較は、HPMCフィルムに対するグリセロールの可塑化効果がソルビトールの効果よりも優れていることを示しています。
第4章HPMC水溶性包装フィルムに対する架橋剤の効果
4.1はじめに
ヒドロキシプロピルメチルセルロースには、多くのヒドロキシル基とヒドロキシプロポキシ基が含まれているため、水溶性が良好です。このペーパーでは、その優れた水溶解度を使用して、新しい緑と環境に優しい水溶性パッケージフィルムを準備しています。水溶性フィルムの適用に応じて、ほとんどの用途では水溶性膜の急速な溶解が必要ですが、遅延溶解も望まれることがあります[21]。
したがって、この章では、グルタルアルデヒドは、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶性パッケージングフィルムの修正された架橋剤として使用され、その表面は架橋してフィルムを修正してフィルムの水溶性を低下させ、水溶性時間を遅らせます。ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の水溶解度、機械的特性、光学特性に対する異なるグルタルアルデヒド容量の添加の影響が主に研究されました。
4.2実験部品
4.2.1実験材料と楽器
表4.1実験材料と仕様
4.2.2標本の準備
1）計量：電子バランスで一定量のヒドロキシプロピルメチルセルロース（5％）を計量します。
2）溶解：計量したヒドロキシプロピルメチルセルロースを調製した脱イオン水に加え、完全に溶解するまで室温と圧力で攪拌し、次に異なる量のグルタルアルデヒド（0.19％0.25％0.31％、0.38％、0.44％）を添加します。グルタルアルデヒドの追加量が得られます。
3）フィルムメイキング：液体をガラスのペトリ皿に形成するフィルムを注入し、フィルムをキャストし、40〜50°Cの空気乾燥ボックスに入れてフィルムを乾燥させ、厚さ45μmのフィルムを作り、フィルムを発見し、乾燥箱に入れてバックアップします。
4.2.3特性評価とパフォーマンステスト
4.2.3.1赤外線吸収分光法（FT-IR）分析
HPMCフィルムの赤外線吸引は、アメリカの熱電気会社が閉鎖するニコレット5700フーリエ赤外線分光計を使用して決定されました。
4.2.3.2広角X線回折（XRD）分析
広角X線回折（XRD）は、分子レベルでの物質の結晶化状態の分析です。この論文では、薄膜の結晶化状態は、スイスのThermo Arlが生成したARL/Xtra X-Ray回折計を使用して決定されました。測定条件：X線源は、ニッケルフィルターCu-Kαライン（40 kV、40 MA）です。 0°から80°（2θ）のスキャン角度。スキャン速度6°/min。
4.2.3.3水溶解度の決定：2.2.3.4と同じ
4.2.3.4機械的特性の決定
プラスチックフィルムの引張特性のためのGB13022-92テスト方法に従って、Instron（5943）ミニチュア電子普遍的な張力試験機（上海）試験装置を使用して、25°C、50％RH条件でのテスト、均一な厚さの厚さの選択サンプル、清潔な表面を選択しないサンプルを使用して、テストします。
4.2.3.5光学特性の決定
軽い透過率ヘイズテスターを使用して、きれいな表面と折り目でテストするサンプルを選択し、室温（25°Cと50％RH）でフィルムの光透過率とヘイズを測定します。
4.2.4データ処理
実験データはExcelによって処理され、Originソフトウェアによってグラフ化されました。
4.3結果と議論
4.3.1グルタルアルデヒドクロスリンクHPMCフィルムの赤外線吸収スペクトル
図4.1異なるグルタルアルデヒド含有量の下でのHPMCフィルムのFT-IR
赤外線吸収分光法は、分子構造に含まれる官能基を特徴付け、官能基を特定する強力な手段です。修飾後のヒドロキシプロピルメチルセルロースの構造変化をさらに理解するために、修飾の前後にHPMCフィルムで赤外線試験を実施しました。図4.1は、異なる量のグルタルアルデヒドを持つHPMCフィルムの赤外線スペクトルと、HPMCフィルムの変形を示しています
-OHの振動吸収ピークは、3418cm-1および1657cm-1に近いです。 HPMCフィルムの架橋と非交配の赤外線スペクトルを、グルタルアルデヒドの追加により、3418cm-1および1657cmでの-OHの振動ピークを比較することがわかります。 HPMC分子は減少しました。これは、HPMCのいくつかのヒドロキシル基とグルタルアルデヒドのダイヤルヒド基との間の架橋反応によって引き起こされました[74]。さらに、グルタルアルデヒドの添加は、HPMCの各特性吸収ピークの位置を変化させず、グルタルアルデヒドの添加がHPMC自体のグループを破壊しなかったことを示していることがわかりました。
4.3.2グルタルアルデヒドクロスリンクHPMCフィルムのXRDパターン
材料でX線回折を実行し、その回折パターンを分析することにより、材料内の原子または分子の構造や形態などの情報を取得する研究方法です。図4.2は、異なるグルタルアルデヒド添加を伴うHPMCフィルムのXRDパターンを示しています。グルタルアルデヒドの添加の増加により、グルタルアルデヒド分子のアルデヒドが弱くなったため、HPMCの回折ピークの強度は9.5°および20.4°が弱くなりました。架橋反応は、HPMC分子のヒドロキシル基とHPMC分子のヒドロキシル基との間で発生し、分子鎖の可動性を制限し、それによりHPMC分子の秩序ある配置能力を低下させます。
図4.2異なるグルタルアルデヒド含有量の下でのHPMCフィルムのXRD
4.3.3 HPMCフィルムの水溶解度に対するグルタルアルデヒドの影響
図4.3 HPMCフィルムの水溶解度に対するグルタルアルデヒドの影響
図4.3から、HPMCフィルムの水溶解度に対する異なるグルタルアルデヒド添加の効果は、グルタルアルデヒドの投与量の増加に伴い、HPMCフィルムの水溶性時間が延長されることがわかります。架橋反応は、グルタルアルデヒド上のアルデヒド基で発生し、HPMC分子のヒドロキシル基の数が大幅に減少し、HPMCフィルムの水溶性性が長くなり、HPMCフィルムの水溶性が低下します。
4.3.4 HPMCフィルムの機械的特性に対するグルタルアルデヒドの効果
図4.4張力強度とHPMCフィルムの破壊伸びに対するグルタルアルデヒドの影響
HPMCフィルムの機械的特性に対するグルタルアルデヒド含有量の影響を調査するために、修正されたフィルムの破壊時の引張強度と伸長をテストしました。たとえば、4.4は、膜の破壊時の引張強度と伸長に対するグルタルアルデヒド添加の効果のグラフです。グルタルアルデヒドの添加の増加に伴い、HPMCフィルムの破壊時の引張強度と伸長が最初に増加し、その後減少しました。のトレンド。グルタルアルデヒドとセルロースの架橋は、HPMCフィルムにグルタルアルデヒドを添加した後、エーテル化の架橋に属しているため、グルタルアルデヒド分子の2つのアルデヒド基とHPMC分子がHPMCの施設を繁殖させると、HPMC分子が繁殖することで、HPMC分子を摂取することで、HPMC分子が存在することを起こします。グルタルアルデヒドの連続的な添加により、溶液中の架橋密度が増加し、分子間の相対的な滑りを制限し、分子セグメントは外力の作用下で容易に向けられません。図4.4から、HPMCフィルムの機械的特性に対するグルタルアルデヒドの効果は、グルタルアルデヒドの添加が0.25％の場合、架橋効果が優れており、HPMCフィルムの機械的特性が優れていることを示しています。
4.3.5 HPMCフィルムの光学特性に対するグルタルアルデヒドの影響
光透過率とヘイズは、パッケージングフィルムの2つの非常に重要な光学性能パラメーターです。透過率が大きければ大きいほど、映画の透明度が向上します。濁度としても知られるヘイズは、映画の不明瞭さの程度を示し、ヘイズが大きいほど、映画の明快さが悪化します。図4.5は、HPMCフィルムの光学特性に対するグルタルアルデヒドの添加の影響曲線です。図から見ると、グルタルアルデヒドの添加が増加すると、光透過率がゆっくりと増加し、その後急速に増加し、ゆっくりと減少することがわかります。最初に減少してから増加しました。グルタルアルデヒドの添加が0.25％だった場合、HPMCフィルムの透過率は93％の最大値に達し、ヘイズは13％の最小値に達しました。現時点では、光学能力が向上しました。光学特性の増加の理由は、グルタルアルデヒド分子とヒドロキシプロピルメチルセルロースの間の架橋反応であり、分子間の配置はよりコンパクトで均一であり、HPMCフィルムの光学特性を増加させます[77-79]。架橋剤が過剰になると、架橋部位が超飽和状態になり、システムの分子間の相対的な滑りが困難であり、ゲル現象が発生しやすくなります。したがって、HPMCフィルムの光学特性が減少します[80]。
図4.5 HPMCフィルムの光学特性に対するグルタルアルデヒドの影響
4.4この章のセクション
上記の分析を通じて、次の結論が描かれています。
1）グルタルアルデヒド交配HPMCフィルムの赤外線スペクトルは、グルタルアルデヒドとHPMCフィルムが架橋反応を受けることを示しています。
2）0.25％から0.44％の範囲のグルタルアルデヒドを追加する方が適切です。グルタルアルデヒドの添加量が0.25％の場合、HPMCフィルムの包括的な機械的特性と光学特性の方が優れています。架橋後、HPMCフィルムの水溶解度が延長され、溶解度が低下します。グルタルアルデヒドの添加量が0.44％の場合、水溶性時間は約135分に達します。
第5章天然抗酸化剤HPMC水溶性包装フィルム
5.1はじめに
食品包装にヒドロキシプロピルメチルセルロースフィルムの適用を拡大するために、この章では、竹の葉抗酸化物質（AOB）を天然の抗酸化剤添加物として使用し、溶液鋳造フィルム形式の方法を使用して、異なる質量分画を持つ天然の竹の葉の抗酸化物質を調製します。抗酸化剤HPMC水溶性包装フィルム、抗酸化特性、水溶性、機械的特性、光学特性を研究し、食品包装システムでの適用の基礎を提供します。
5.2実験部品
5.2.1実験材料と実験器具
Tab.5.1実験材料と仕様
Tab.5.2実験装置と仕様
5.2.2標本の準備
溶液鋳造方法により、異なる量の竹の葉酸化防止剤を備えたヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性パッケージングフィルムを準備します：5％ヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶液を均等に攪拌し、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを追加してから、特定の割合を追加します（0％、0.01％、0.01％、0.01％、0.01％、0.01％を追加します。 0.09％）セルロース膜形成溶液に対する竹の葉の抗酸化物質の酸化防止剤を攪拌し続ける
完全に混合するには、竹の葉の酸化防止剤のさまざまな質量分率を含むHPMCフィルム形成ソリューションを準備するために、室温で3〜5分間耐えてください。爆風乾燥オーブンで乾燥させ、フィルムを剥がした後、後で使用するために乾燥オーブンに入れます。竹の葉酸化防止剤を添加したヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶性包装膜は、略してAOB/HPMCフィルムと呼ばれます。
5.2.3特性評価とパフォーマンステスト
5.2.3.1赤外線吸収分光法（FT-IR）分析
HPMCフィルムの赤外線吸収スペクトルは、Thermoelectric Corporationによって生成されたNicolet 5700フーリエ変換赤外線分光計を使用してATRモードで測定されました。
5.2.3.2広角X線回折（XRD）測定：2.2.3.1と同じ
5.2.3.3抗酸化特性の決定
準備されたHPMCフィルムとAOB/HPMCフィルムの抗酸化特性を測定するために、この実験でDPPHフリーラジカル除去方法を使用して、フィルムの酸化抵抗を間接的に測定するために、フィルムの除去率を測定しました。
DPPH溶液の調製：シェーディング条件下で、2 mgのDPPHを40 mLのエタノール溶媒に溶解し、溶液を均一にするために5分間超音波処理します。後で使用するために、冷蔵庫（4°C）に保管してください。
Zhong Yuansheng [81]の実験方法を参照して、わずかな変更で、A0値の測定：2 mLのDPPH溶液を試験管に導き、1 mLの蒸留水を加えて完全に振って混合し、UVスペクトロポートメートルでA値（519NM）を測定します。 A0です。値の測定：2 mLのDPPH溶液を試験管に追加し、1 mLのHPMC薄膜溶液を追加して徹底的に混合し、UV分光光度計で値を測定し、空白の制御として水を取り、各グループの3つの並列データを測定します。 DPPHフリーラジカル除去率計算方法は、次の式を指します。
式では、Aはサンプルの吸光度です。 A0は空白のコントロールです
5.2.3.4機械的特性の決定：2.2.3.2と同じ
5.2.3.5光学特性の決定
光学特性は、主にフィルムの透過率とヘイズを含む、包装フィルムの透明性の重要な指標です。フィルムの透過率とヘイズは、透過性ヘイズテスターを使用して測定されました。フィルムの光透過率とヘイズは、きれいな表面としわのない試験サンプルで室温（25°Cおよび50％RH）で測定されました。
5.2.3.6水溶解度の決定
約45μmの厚さの30mm×30mmフィルムをカットし、200mlビーカーに100mlの水を加え、フィルムを静止水面の中央に置き、フィルムが完全に消える時間を測定します。フィルムがビーカーの壁に固執する場合、再び測定する必要があり、結果は平均3倍になります。ユニットは最小です。
5.2.4データ処理
実験データはExcelによって処理され、Originソフトウェアによってグラフ化されました。
5.3結果と分析
5.3.1 FT-IR分析
Fig5.1 HPMCおよびAOB/HPMCフィルムのFTIR
有機分子では、化学結合または官能基を形成する原子は一定の振動状態にあります。有機分子に赤外線が照射されると、分子の化学結合または官能基が振動を吸収できるため、分子の化学結合または官能基に関する情報を得ることができます。図5.1は、HPMCフィルムとAOB/HPMCフィルムのFTIRスペクトルを示しています。図5から、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの特徴的な骨格振動は、主に2600〜3700 cm-1および750〜1700 cm-1に濃縮されていることがわかります。 950-1250 cm-1領域の強い振動周波数は、主にCOスケルトンストレッチの振動の特徴的な領域です。 3418 cm-1近くのHPMCフィルムの吸収帯は、OH結合の伸び振動と、1657 cm-1のヒドロキシプロポキシ基のヒドロキシル基の吸収ピークによって引き起こされます[82]。 1454cm-1、1373cm-1、1315cm-1、および945cm-1の吸収ピークは、-CH3に属する非対称の対称変形振動、面内および面外曲げ振動に正規化されました[83]。 HPMCはAOBで変更されました。 AOBの追加により、AOB/HPMCの各特性ピークの位置はシフトせず、AOBの追加がHPMC自体のグループを破壊しなかったことを示しています。 3418 cm-1近くのAOB/HPMCフィルムの吸収帯のOH結合の伸び振動は弱くなり、ピーク形状の変化は、主に水素結合誘導による隣接するメチルおよびメチレンバンドの変化によって引き起こされます。 12]、AOBの追加が分子間水素結合に影響を与えることがわかります。
5.3.2 XRD分析
図5.2 HPMCおよびAOB/のXRD/
図5.2 HPMCおよびAOB/HPMCフィルムのXRD
フィルムの結晶状態は、広角X線回折によって分析されました。図5.2は、HPMCフィルムとAAOB/HPMCフィルムのXRDパターンを示しています。図から、HPMCフィルムには2つの回折ピーク（9.5°、20.4°）があることがわかります。 AOBの添加により、回折ピークは約9.5°と20.4°が大幅に弱くなり、AOB/HPMCフィルムの分子が整然と配置されていることを示しています。 AOBの添加がヒドロキシプロピルメチルセルロース分子鎖の配置を破壊し、分子の元の結晶構造を破壊し、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの通常の配置を減少させたことを示す能力が低下しました。
5.3.3抗酸化特性
AOB/HPMCフィルムの酸化抵抗に対する異なるAOBの添加の効果を調査するために、AOBの異なる添加（0、0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.09％）をそれぞれ調査しました。ベースの除去率の効果、結果を図5.3に示します。
図5.3 DPPH居住に対するAOBコンテンツの下でのHPMCフィルムの効果
図5.3から、AOBの抗酸化物質の添加により、HPMCフィルムによるDPPHラジカルの除去率が大幅に改善されたことがわかります。つまり、フィルムの抗酸化特性が改善され、AOB添加の増加により、DPPHラジカルの清掃が最初に増加しました。 AOBの添加量が0.03％の場合、AOB/HPMCフィルムはDPPHフリーラジカルの除去率に最良の影響を及ぼし、DPPHフリーラジカルの除去率は89.34％に達します。 AOB含有量が0.05％および0.07％の場合、AOB/HPMCフィルムのDPPHフリーラジカルスカベンジング率は0.01％グループのそれよりも高かったが、0.03％グループのそれよりも大幅に低かった。これは、AOBの添加により、膜中のAOB分子の凝集と不均一な分布につながるため、AOB/HPMCフィルムの抗酸化効果の効果に影響を与えたため、これが過剰な天然抗酸化物質による可能性があります。実験で作成されたAOB/HPMCフィルムは、優れた酸化防止性能を持っていることがわかります。添加量が0.03％の場合、AOB/HPMCフィルムの酸化防止性能が最も強いです。
5.3.4水溶解度
図5.4から、ヒドロキシプロピルメチルセルロース膜の水溶性に対する竹の葉酸化防止剤の効果は、異なるAOBの添加がHPMCフィルムの水溶解度に大きな影響を与えることがわかります。 AOBを追加した後、AOBの量が増えた後、フィルムの水溶性時間は短く、AOB/HPMCフィルムの水溶性が優れていることを示しています。つまり、AOBを追加すると、フィルムのAOB/HPMC水溶解度が向上します。以前のXRD分析から、AOBを追加した後、AOB/HPMCフィルムの結晶化度が低下し、分子鎖間の力が弱くなることがわかります。フィルムの水溶解度。
図5.4 HPMCフィルムの水溶性に対するAOBの効果
5.3.5機械的特性
図5.5 HPMCフィルムの引張強度と破壊伸びに対するAOBの効果
薄膜材料の適用はますます広範であり、その機械的特性は、膜ベースのシステムのサービス挙動に大きな影響を与え、これが主要な研究ホットスポットになっています。図5.5は、AOB/HPMCフィルムの破損曲線での引張強度と伸長を示しています。図から、異なるAOBの追加がフィルムの機械的特性に大きな影響を与えることがわかります。 AOBを追加した後、AOB添加の増加、AOB/HPMC。フィルムの引張強度は下降傾向を示しましたが、ブレークでの伸びは最初に増加し、次に減少する傾向を示しました。 AOBコンテンツが0.01％になると、フィルムの破壊時の伸びは最大値約45％に達しました。 HPMCフィルムの機械的特性に対するAOBの効果は明らかです。 XRD分析から、抗酸化AOBを添加すると、AOB/HPMCフィルムの結晶性が低下し、AOB/HPMCフィルムの引張強度が低下することがわかります。 AOBは良好な水溶性と適合性を持ち、小分子物質であるため、ブレーク時の伸びが最初に増加し、次に減少します。 HPMCとの互換性の過程で、分子間の相互作用力が弱くなり、フィルムが柔らかくなります。剛性構造により、AOB/HPMCフィルムが柔らかくなり、フィルムの破壊時の伸びが増加します。 AOBが増加し続けるにつれて、AOB/HPMCフィルムの破壊での伸びが減少します。AOB/HPMCフィルムのAOB分子が高分子にチェーン間のギャップを増加させ、高分子間の絡み合いポイントがなくなり、フィルムがAOBを壊したときに、映画が壊れやすい場合に壊れやすいときに、映画が壊れます。
5.3.6光学特性
図5.6 HPMCフィルムの光学特性に対するAOBの効果
図5.6は、AOB/HPMCフィルムの透過率とヘイズの変化を示すグラフです。図から、AOBの量が増加すると、AOB/HPMCフィルムの透過率が減少し、ヘイズが増加することがわかります。 AOBコンテンツが0.05％を超えなかった場合、AOB/HPMCフィルムの光透過率とヘイズの変化率は遅かった。 AOB含有量が0.05％を超えると、光透過率とヘイズの変化率が加速されました。したがって、追加されたAOBの量は0.05％を超えてはなりません。
5.4この章のセクション
竹の葉の抗酸化物質（AOB）を天然の抗酸化物質およびヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）としてフィルム形成マトリックスとして摂取すると、新しいタイプの天然抗酸化パッケージングフィルムは、ソリューションブレンドと鋳造フィルム形成法によって準備されました。この実験で作成されたAOB/HPMC水溶性パッケージングフィルムは、酸化防止の機能特性を持っています。 0.03％AOBのAOB/HPMCフィルムは、DPPHフリーラジカルで約89％の除去率があり、清掃効率が最良であり、AOBなしでそれよりも優れています。 61％のHPMCフィルムが改善されました。水溶解度も大幅に改善され、機械的特性と光学特性が減少します。 AOB/HPMCフィルム材料の酸化抵抗の改善により、食品包装への応用が拡大しました。
第6章の結論
1）HPMCフィルム形成溶液濃度の増加により、フィルムの機械的特性が最初に増加し、次に減少しました。 HPMCフィルム形成溶液濃度が5％だった場合、HPMCフィルムの機械的特性はより良く、引張強度は116MPaでした。休憩時の伸びは約31％です。光学特性と水溶解度が低下します。
2）フィルムの形成温度の増加に伴い、フィルムの機械的特性が最初に増加し、次に減少し、光学特性が改善され、水溶解度が低下しました。フィルム形成温度が50°Cの場合、全体の性能が向上し、引張強度は約116MPa、光透過率は約90％、水浸潤時間は約55分であるため、フィルム形成温度は50°Cでより適しています。
3）塑性剤を使用してHPMCフィルムの靭性を改善し、グリセロールを追加すると、HPMCフィルムの破壊時の伸長は大幅に増加しましたが、引張強度は低下しました。追加されたグリセロールの量が0.15％から0.25％の場合、HPMCフィルムの破壊時の伸長は約50％で、引張強度は約60MPaでした。
4）ソルビトールの追加により、フィルムの破壊時の伸びが最初に増加し、次に減少します。ソルビトールの添加が約0.15％の場合、破壊時の伸長は45％に達し、引張強度は約55MPaです。
5）グリセロールとソルビトールの2つの可塑剤の添加により、HPMCフィルムの光学特性と水溶解度が低下し、減少は大きくありませんでした。 HPMCフィルムに対する2つの可塑剤の可塑化効果を比較すると、グリセロールの可塑化効果はソルビトールの効果よりも優れていることがわかります。
6）赤外線吸収分光法（FTIR）および広角X線回折分析により、グルタルアルデヒドとHPMCの架橋と架橋後の結晶性が研究されました。架橋剤グルタルアルデヒドの添加により、準備されたHPMCフィルムの破損時の引張強度と伸長が最初に増加し、その後減少しました。グルタルアルデヒドの追加が0.25％の場合、HPMCフィルムの包括的な機械的特性が優れています。架橋後、水溶性時間が長くなり、水溶性が低下します。グルタルアルデヒドの添加が0.44％の場合、水溶性時間は約135分に達します。
7）HPMCフィルムのフィルム形成溶液に適切な量のAOB天然抗酸化物質を追加すると、準備されたAOB/HPMC水溶性包装フィルムは、抗酸化の機能的特性を持っています。 0.03％AOBを備えたAOB/HPMCフィルムは、DPPHフリーラジカルを除去するために0.03％AOBを追加しました。除去率は約89％であり、除去効率はAOBのないHPMCフィルムよりも61％高いです。水溶解度も大幅に改善され、機械的特性と光学特性が減少します。 0.03％のAOBの添加量の場合、フィルムの酸化防止効果は良好であり、AOB/HPMCフィルムの酸化防止性能の改善により、このパッケージングフィルム素材の食品包装の適用が拡大します。
ポスト時間：2022年9月29日