إنتاج هيدروجيل مفيد عن طريق الموجات فوق الصوتية
Sonication هي تقنية فعالة للغاية وموثوقة وبسيطة لإعداد الهلاميات المائية عالية الأداء. توفر هذه الهلاميات المائية خصائص مواد ممتازة مثل قدرات الامتصاص ، ومرونة اللزوجة ، والقوة الميكانيكية ، ومعامل الضغط ، ووظائف الشفاء الذاتي.
البلمرة بالموجات فوق الصوتية والتشتت لإنتاج هيدروجيل
الهلاميات المائية هي شبكات بوليمرية ثلاثية الأبعاد محبة للماء قادرة على امتصاص كميات كبيرة من الماء أو السوائل. تظهر الهلاميات المائية قدرة تورم غير عادية. تشمل اللبنات الأساسية الشائعة للهلاميات كحول البولي فينيل ، والبولي إيثيلين جلايكول ، وبولي أكريلات الصوديوم ، وبوليمرات الأكريليت ، والكربومرات ، والسكريات ، أو عديد الببتيدات مع عدد كبير من المجموعات المحبة للماء ، والبروتينات الطبيعية مثل الكولاجين والجيلاتين والفيبرين.
تتكون الهلاميات المائية المسماة من مواد مختلفة متميزة كيميائيا ووظيفيا وشكليا ، مثل البروتينات أو الببتيدات أو البنى المجهرية / النانوية.
يستخدم التشتت بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع كتقنية عالية الكفاءة وموثوقة لتجانس المواد النانوية مثل الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs ، MWCNTs ، SWCNTs) ، بلورات السليلوز النانوية ، ألياف الكيتين النانوية ، ثاني أكسيد التيتانيوم ، جسيمات الفضة النانوية ، البروتينات وغيرها من الميكرون أو الهياكل النانوية في المصفوفة البوليمرية للهلاميات المائية. هذا يجعل صوتنة أداة رئيسية لإنتاج الهلاميات المائية عالية الأداء مع الصفات غير العادية.
الموجات فوق الصوتية UIP1000hdT مع مفاعل زجاجي لتخليق هيدروجيل
ما تظهره الأبحاث – إعداد هيدروجيل بالموجات فوق الصوتية
أولا ، يعزز الموجات فوق الصوتية البلمرة وتفاعلات الربط المتقاطع أثناء تكوين هيدروجيل.
ثانيا ، ثبت أن الموجات فوق الصوتية هي تقنية تشتت موثوقة وفعالة لإنتاج الهلاميات المائية والهلاميات المائية النانوية.
الربط المتقاطع بالموجات فوق الصوتية وبلمرة الهلاميات المائية
Ultrasonication يساعد على تشكيل الشبكات البوليمرية خلال تخليق هيدروجيل عن طريق توليد الجذور الحرة. تولد الموجات فوق الصوتية المكثفة تجويفا صوتيا يسبب قوى قص عالية وقص جزيئي وتكوين الجذور الحرة.
أعد Cass et al. (2010) العديد من "الهلاميات المائية الأكريليكية التي تم تحضيرها عن طريق البلمرة بالموجات فوق الصوتية للمونومرات القابلة للذوبان في الماء والمونومرات الكبيرة. تم استخدام الموجات فوق الصوتية لإنشاء جذور بادئة في إذاعات المونومر المائية اللزجة باستخدام إضافات الجلسرين أو السوربيتول أو الجلوكوز في نظام مفتوح عند 37 درجة مئوية. كانت الإضافات القابلة للذوبان في الماء ضرورية لإنتاج الهيدروجيل ، والجلسرين هو الأكثر فعالية. تم تحضير الهلاميات المائية من المونومرات 2-هيدروكسي إيثيل ميثاكريلات ، بولي (إيثيلين جلايكول) ثنائي ميثاكريلات ، ديكستران ميثاكريلات ، حمض الأكريليك / إيثيلين جليكول ثنائي ميثاكريلات وأكريلاميد / مكرر أكريلاميد ". [كاس وآخرون 2010] تم العثور على تطبيق الموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية التحقيق لتكون وسيلة فعالة لبلمرة مونومرات الفينيل القابلة للذوبان في الماء والتحضير اللاحق للهلاميات المائية. تحدث البلمرة التي بدأت بالموجات فوق الصوتية بسرعة في حالة عدم وجود بادئ كيميائي.
ابحث عن البروتوكول الكامل للدراسة هنا!
- الجسيمات النانوية ، على سبيل المثال TiO2
- الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs)
- بلورات السليلوز النانوية (CNCs)
- ألياف السليلوز النانوية
- اللثة ، على سبيل المثال زانثان ، صمغ بذور المريمية
- بروتينات
اقرأ المزيد عن التوليف بالموجات فوق الصوتية للهلاميات المائية النانوية والمواد الهلامية النانوية!
تشكيل هيدروجيل عن طريق الهلام بمساعدة الموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية UP100H (دراسة وفيلم: روتجيرتس وآخرون ، 2019)
SEM من بولي (أكريلاميد كو إيتاكونيك حمض هيدروجيل يحتوي على MWCNTs. تم تفريق MWCNTs بالموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية UP200S.
دراسة وصورة: محمدي نجاده وآخرون ، 2018
تصنيع بولي (حمض الأكريلاميد المشارك إيتاكونيك) – MWCNT هيدروجيل باستخدام Sonication
أنتج Mohammadinezhada et al. (2018) بنجاح مركب هيدروجيل فائق الامتصاص يحتوي على بولي (حمض الأكريلاميد - كو إيتاكونيك) وأنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (MWCNTs). تم إجراء الموجات فوق الصوتية مع جهاز الموجات فوق الصوتية Hielscher UP200S. وازداد استقرار الهيدروجيل مع زيادة نسب الوصلات الكهرومية (MWCNTs)، وهو ما يمكن أن يعزى إلى الطبيعة الكارهة للماء ل MWCNTs فضلا عن زيادة كثافة الوصلات المتشابكة. كما تمت زيادة قدرة الاحتفاظ بالماء (WRC) للهيدروجيل P (AAm-co-IA) في وجود MWCNT (10 بالوزن٪). في هذه الدراسة ، تم تصنيف تأثيرات الموجات فوق الصوتية متفوقة فيما يتعلق بالتوزيع الموحد للأنابيب النانوية الكربونية على سطح البوليمر. كانت MWCNTs سليمة دون أي انقطاع في البنية البوليمرية. بالإضافة إلى ذلك ، زادت قوة المركب النانوي الذي تم الحصول عليه وقدرته على الاحتفاظ بالماء وامتصاص المواد القابلة للذوبان الأخرى مثل Pb (II). كسر Sonication البادئ وشتت MWCNTs كحشو ممتاز في سلاسل البوليمر تحت درجة حرارة متزايدة.
وخلص الباحثون إلى أن "ظروف التفاعل هذه لا يمكن تحقيقها من خلال الطرق التقليدية ، ولا يمكن تحقيق التجانس والتشتت الجيد للجسيمات في المضيف. بالإضافة إلى ذلك ، عملية صوتنة فصل الجسيمات النانوية إلى جسيم واحد ، في حين أن التحريك لا يمكن القيام بذلك. آلية أخرى لتقليل الحجم هي تأثير الموجات الصوتية القوية على الروابط الثانوية مثل الترابط الهيدروجيني الذي يكسر هذا التشعيع الترابط H للجسيمات ، وبالتالي يفصل الجسيمات المجمعة ويزيد من عدد مجموعات الامتزاز الحرة مثل -OH وإمكانية الوصول. وبالتالي ، فإن هذا الحدث المهم يجعل عملية الصوتنة طريقة متفوقة على الآخرين مثل التحريك المغناطيسي المطبق في الأدبيات ". [محمدي نجاده وآخرون، 2018]
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتوليف هيدروجيل
Hielscher Ultrasonics بتصنيع معدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتوليف الهلاميات المائية. من R الصغيرة والمتوسطة الحجم&D والموجات فوق الصوتية التجريبية للأنظمة الصناعية لتصنيع هيدروجيل التجارية في الوضع المستمر، Hielscher Ultrasonics وقد غطت متطلبات العملية الخاصة بك.
يمكن للموجات فوق الصوتية الصناعية أن توفر سعات عالية جدا ، مما يسمح بتفاعلات ربط وبلمرة موثوقة وتشتت موحد لجزيئات النانو. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7/365. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة.
- كفاءة عالية
- أحدث التقنيات
- موثوقيه & متانه
- الدفعه & مضمنه
- لأي وحدة تخزين
- برنامج ذكي
- الميزات الذكية (مثل بروتوكول البيانات)
- التنظيف المكاني (التنظيف المكاني)
اطلب منا اليوم معلومات فنية إضافية والتسعير وعرض أسعار غير ملزم. يسعد موظفونا ذوو الخبرة الطويلة بالتشاور معك!
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
يجمع SonoStation المدمج بين خزان مهتاج سعة 38 لترا ومضخة تجويف تدريجية قابلة للتعديل يمكنها تغذية ما يصل إلى 3 لترات في الدقيقة في واحد أو اثنين من مفاعلات خلايا التدفق بالموجات فوق الصوتية.
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
حقائق تستحق المعرفة
ما هي الهلاميات المائية المستخدمة؟
تستخدم الهلاميات المائية في العديد من الصناعات مثل الأدوية لتوصيل الأدوية (مثل توصيل الأدوية التي يتم إطلاقها بمرور الوقت أو عن طريق الفم أو الوريد أو الموضعية أو المستقيمية) ، والطب (على سبيل المثال ، كسقالات في هندسة الأنسجة ، وزرع الثدي ، والمواد الميكانيكية الحيوية ، وضمادات الجروح) ، ومستحضرات التجميل ، ومنتجات العناية (مثل العدسات اللاصقة والحفاضات والمناديل الصحية) ، والزراعة (على سبيل المثال لتركيبات مبيدات الآفات ، والحبيبات للاحتفاظ برطوبة التربة في المناطق القاحلة) ، أبحاث المواد مثل البوليمرات الوظيفية (مثل متفجرات هلام الماء ، وتغليف النقاط الكمومية ، وتوليد الكهرباء الديناميكية الحرارية) ، ونزح المياه من الفحم ، والثلج الاصطناعي ، والمضافات الغذائية ، وغيرها من المنتجات (مثل الغراء).
تصنيف الهلاميات المائية
عندما يتم تصنيف الهلاميات المائية اعتمادا على هيكلها المادي يمكن تصنيفها على النحو التالي:
- غير متبلور (غير بلوري)
- شبه بلوري: خليط معقد من المراحل غير المتبلورة والبلورية
- البلوريه
عند التركيز على التركيب البوليمري ، يمكن أيضا تصنيف الهلاميات المائية إلى الفئات الثلاث التالية:
- الهلاميات المائية المتجانسة
- الهلاميات المائية البوليمرية
- الهلاميات المائية متعددة البوليمرات / الهلاميات المائية IPN
بناء على نوع التشابك ، يتم تصنيف الهلاميات المائية إلى:
- الشبكات المتشابكة كيميائيا: التقاطعات الدائمة
- الشبكات المتشابكة ماديا: التقاطعات العابرة
المظهر الجسدي يؤدي إلى التصنيف إلى:
- مصفوفة
- فيلم
- المجهرية
التصنيف على أساس الشحنة الكهربائية للشبكة:
- غير أيوني (محايد)
- الأيونية (بما في ذلك الأنيونية أو الكاتيونية)
- المنحل بالكهرباء مذبذب (أمفوليتيك)
- زويتريونيك (بوليبتين)
الأدب / المراجع
- Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Javadian, Hamedreza (2018): Synthesis of poly(acrylamide-co-itaconic acid)/MWCNTs superabsorbent hydrogel nanocomposite by ultrasound-assisted technique: Swelling behavior and Pb (II) adsorption capacity. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 49, 2018. 1-12.
- Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natalie P.; Hughes Tim (2010): Preparation of hydrogels via ultrasonic polymerization. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 2, February 2010. 326-332.
- Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Printable acid-modified corn starch as non-toxic, disposable hydrogel-polymer electrolyte in supercapacitors. Applied Physics A, 125(7), 474.
- Butylina, Svetlana; Geng, Shiyu; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Cellulose Nanocomposite Hydrogels: From Formulation to Material Properties. Frontiers in Chemistry, Vol. 8, 655, 2020.
- Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019.
- Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Physicochemical and rheo-mechanical properties of titanium dioxide reinforced sage seed gum nanohybrid hydrogel. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 118, Part A, 2018. 661-670.
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل من جهاز الموجات فوق الصوتية للمختبر المضغوط على الوحدات ذات المقاعد البدلاء إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة.