ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）HPMCは熱ゲルであるため、低温での粘度が低すぎて、低温でのコーティング（またはディッピング）および乾燥による食用フィルムの調製に適さず、加工性能が低下します。また、コストが高いため、用途が制限されます。ヒドロキシプロピルスターチ（HPS）は低コストの冷ゲルであり、その添加により低温でのHPMCの粘度が上昇し、HPMCの加工性能が向上し、生産コストが削減されます。さらに、同じ親水性、グルコース単位、およびヒドロキシプロピル基はすべて、これら2つのポリマーの相溶性の向上に寄与します。そこで、HPSとHPMCをブレンドして熱冷ゲルブレンドシステムを調製し、レオメーターと小角X線散乱技術を使用して、HPMC / HPS熱冷ゲルブレンドシステムのゲル構造に対する温度の影響を体系的に研究しました。熱処理条件が膜システムの微細構造と特性に及ぼす影響と合わせて、ブレンドシステムのゲル構造-膜構造-熱処理条件下での膜特性の関係を構築した。
結果は、高温では、より高いHPMCHPMC含有量が多いほど弾性率が高く、固体のような挙動がより顕著になり、ゲル散乱体の自己相似構造がより緻密になり、ゲル凝集体のサイズが大きくなります。低温では、HPS含有量の高いゲルサンプルは弾性率が高く、固体のような挙動がより顕著になり、ゲル散乱体の自己相似構造がより緻密になります。同じ配合比のサンプルでは、高温でのHPMCが優勢なゲルの弾性率と固体のような挙動の重要性と自己相似構造密度は、低温でのHPSが優勢なものよりも高くなります。乾燥温度は、乾燥前のシステムのゲル構造に影響を与え、次にフィルムの結晶構造と非晶質構造に影響を与え、最終的にフィルムの機械的特性に重要な影響を与え、高温で乾燥したフィルムの引張強度と弾性率をもたらします。低温で乾燥するよりも高いです。冷却速度はシステムの結晶構造に明らかな影響を与えませんが、フィルムのミクロドメイン自己相似体の密度に影響を与えます。このシステムでは、フィルムの自己相似構造の密度がフィルムの機械的特性に影響を及ぼす可能性があり、性能に大きな影響を与えます。
本研究では、ブレンド膜の調製に基づき、ヨウ素溶液を用いてHPMC/HPSブレンド膜を選択的に染色することで、顕微鏡下でブレンド系の相分布と相転移を明確に観察できる新しい方法を確立しました。この方法は、デンプン系ブレンド系の相分布研究において方法論的な指針となる重要な意義を有しています。この新しい研究方法を、赤外分光法、走査型電子顕微鏡、伸び計と組み合わせて、系の相転移、相溶性、機械的特性を分析・研究し、相溶性、相転移、フィルム外観と性能の関係性を構築しました。顕微鏡観察の結果、HPS比率が50%のときに系が相転移を起こし、フィルム内で相間混合現象が存在することが示され、系が一定の相溶性を持つことが示唆されました。赤外線、熱重量分析、SEM分析の結果は、系が一定の相溶性を持つことをさらに検証しました。ブレンドフィルムの弾性率は、HPS含有量が50%のときに変化します。HPS含有量が50％を超えると、混合サンプルの接触角は純粋なサンプルの接触角を結ぶ直線から外れ、50％未満の場合はこの直線から負に外れます。これは主に相転移によって引き起こされます。
投稿日時: 2024年4月25日