Ultrasəs emalı ilə hidrogel istehsalının üstünlükləri

Ultrasəs emalı yüksək performanslı hidrogellərin hazırlanması üçün çox təsirli, etibarlı və sadə üsuldur. Bu hidrogellər udma qabiliyyəti, özlü elastiklik, mexaniki möhkəmlik, sıxılma modulu və özünü bərpa funksiyaları kimi əla material xüsusiyyətlərinə malikdir.

Hidrogel istehsalı üçün ultrasəslə polimerləşmə və dispersləşdirmə

Hidrogellər böyük miqdarda su və ya maye uda bilən hidrofil, üçölçülü polimer şəbəkələrdir. Hidrogellər müstəsna şişmə qabiliyyətinə malikdir. Hidrogellərin geniş istifadə olunan əsas komponentlərinə polivinil spirti, polietilenqlikol, natrium poliakrilat, akrilat polimerləri, karbomerlər, çoxlu sayda hidrofil qrupu olan polisaxaridlər və ya polipeptidlər, həmçinin kollagen, jelatin və fibrin kimi təbii zülallar daxildir.
Hibrid hidrogellər adlandırılan materiallar zülallar, peptidlər və ya nano- / mikrostrukturlar kimi kimyəvi, funksional və morfoloji baxımdan fərqlənən müxtəlif materiallardan ibarətdir.
Ultrasəslə dispersləşdirmə karbon nanoboruları (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), sellüloza nanokristalları, xitin nanolifləri, titan dioksid, gümüş nanohissəcikləri, zülallar və digər mikrometr ölçülü strukturlar və ya nanostrukturlar kimi nanomaterialları hidrogellərin polimer matrisində homogenləşdirmək üçün yüksək səmərəli və etibarlı üsul kimi geniş istifadə olunur. Bu, ultrasəs emalını müstəsna xüsusiyyətlərə malik yüksək performanslı hidrogellərin istehsalı üçün əsas vasitəyə çevirir.

Tədqiqatlar nə göstərir – hidrogellərin ultrasəslə hazırlanması

Birincisi, ultrasəs emalı hidrogelin əmələ gəlməsi zamanı polimerləşmə və çarpaz bağlanma reaksiyalarını təşviq edir.
İkincisi, ultrasəs emalının hidrogellərin və nanokompozit hidrogellərin istehsalı üçün etibarlı və effektiv dispersləşdirmə üsulu olduğu sübut edilmişdir.

Hidrogellərin ultrasəslə çarpaz bağlanması və polimerləşməsi

Ultrasəs emalı sərbəst radikalların yaranması vasitəsilə hidrogel sintezi zamanı polimer şəbəkələrin əmələ gəlməsinə kömək edir. İntensiv ultrasəs dalğaları yüksək kəsilmə qüvvələrinə, molekulyar kəsilməyə və sərbəst radikalların yaranmasına səbəb olan akustik kavitasiya yaradır.

Cass və həmmüəllifləri (2010) bir neçə akril hidrogel hazırladılar: “Akril hidrogellər suda həll olan monomerlərin və makromonomerlərin ultrasəslə polimerləşməsi yolu ilə hazırlanmışdır. Açıq sistemdə 37°C temperaturda qliserin, sorbitol və ya qlükoza əlavələrindən istifadə etməklə monomerlərin özlü sulu məhlullarında başladıcı radikallar yaratmaq üçün ultrasəsdən istifadə edilmişdir. Suda həll olan əlavələr hidrogel istehsalı üçün zəruri idi və qliserin ən effektiv əlavə olmuşdur. Hidrogellər 2-hidroksietil metakrilat, poli(etilenqlikol) dimetakrilat, dekstran metakrilat, akril turşusu/etilenqlikol dimetakrilat və akrilamid/bis-akrilamid monomerlərindən hazırlanmışdır.” [Cass et al. 2010] Zondlu ultrasəs cihazı ilə ultrasəs tətbiqinin suda həll olan vinil monomerlərinin polimerləşməsi və sonradan hidrogellərin hazırlanması üçün effektiv üsul olduğu müəyyən edilmişdir. Ultrasəslə başladılan polimerləşmə kimyəvi başladıcı olmadan sürətlə baş verir.
Tədqiqatın tam protokolunu burada tapa bilərsiniz!
 

Pirogen silisium dioksidin ultrasəslə dispersləşdirilməsi: Hielscher UP400S ultrasəs homogenizatoru silisium dioksid tozunu sürətlə və səmərəli şəkildə ayrı-ayrı nanohissəciklərə qədər dispersləşdirir.

Nanokompozit hidrogellərin və nanogellərin ultrasəslə sintezi haqqında daha ətraflı oxuyun!

Ultrasəs emalı bütün növ polimerlər və biopolimerlərlə uyğundur və hibrid hidrogelləri nanohissəciklər, nanokristallar və ya nanoliflər kimi nanostrukturlu materiallarla möhkəmləndirməyə imkan verir. Hidrogellərin müxtəlif nanomateriallarla möhkəmləndirilməsi nanokompozit hidrogellərin fiziki-kimyəvi və reoloji-mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdirməyə və idarə etməyə imkan verir, çünki mikrostrukturlar əldə olunan material xüsusiyyətlərini müəyyən edən əsas amildir.

Ultrasəs emalı ilə poli(akrilamid-ko-itakon turşusu) – MWCNT hidrogelinin hazırlanması

Mohammadinezhada və həmmüəllifləri (2018) poli(akrilamid-ko-itakon turşusu) və çoxdivarlı karbon nanoboruları (MWCNTs) ehtiva edən superuducu hidrogel kompozitini uğurla istehsal etmişlər. Ultrasəs emalı üçün istifadə olunan Hielscher ultrasəs cihazı UP200S idi. MWCNTs-in nisbəti artdıqca hidrogelin stabilliyi artmışdır ki, bu da MWCNTs-in hidrofob təbiəti, eləcə də çarpaz bağlayıcının sıxlığının artması ilə əlaqədar ola bilər. MWCNT (10 wt%) mövcud olduqda P(AAm-co-IA) hidrogelinin su saxlama qabiliyyəti (WRC) də artmışdır. Bu tədqiqatda karbon nanoborularının polimer səthində bərabər paylanması baxımından ultrasəs emalının təsirləri daha üstün qiymətləndirilmişdir. MWCNTs bütöv qalmış, polimer strukturunda heç bir pozulma baş verməmişdir. Bundan əlavə, əldə olunan nanokompozitin möhkəmliyi, su saxlama qabiliyyəti və Pb (II) kimi digər həll olan materialları udması artmışdır. Ultrasəs emalı başladıcını parçalamış və temperaturun artması şəraitində MWCNTs-i əla doldurucu kimi polimer zəncirlərində dispersləşdirmişdir.
Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəlirlər: “Bu reaksiya şəraitinə ənənəvi üsullarla nail olmaq mümkün deyil, həmçinin hissəciklərin əsas material daxilində homogenliyini və yaxşı dispersləşməsini təmin etmək mümkün deyil. Bundan əlavə, ultrasəs emalı nanohissəcikləri ayrı-ayrı hissəciklərə ayırır, qarışdırma isə bunu edə bilmir. Ölçünün kiçilməsinin başqa bir mexanizmi güclü akustik dalğaların hidrogen rabitəsi kimi ikincili rabitələrə təsiridir: bu şüalanma hissəciklərin hidrogen rabitələrini qırır, sonra aqreqatlaşmış hissəcikləri ayırır və -OH kimi sərbəst adsorbsiyaedici qrupların sayını və əlçatanlığını artırır. Beləliklə, bu mühüm hadisə ultrasəs emalını ədəbiyyatda tətbiq olunan maqnit qarışdırma kimi digər üsullardan üstün edir.” [Mohammadinezhada et al., 2018]

Hidrogel sintezi üçün yüksək performanslı ultrasəs cihazları

Hielscher Ultrasonics hidrogellərin sintezi üçün yüksək performanslı ultrasəs avadanlığı istehsal edir. Kiçik və orta ölçülü tədqiqat və işlənmə, eləcə də pilot ultrasəs cihazlarından fasiləsiz rejimdə kommersiya hidrogel istehsalı üçün sənaye sistemlərinə qədər Hielscher Ultrasonics prosesinizin tələblərini qarşılayır.
Sənaye səviyyəli ultrasəs cihazları etibarlı çarpaz bağlanma və polimerləşmə reaksiyalarına, eləcə də nanohissəciklərin bərabər dispersləşməsinə imkan verən çox yüksək amplitudalar təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7/365 rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Daha da yüksək amplitudalar üçün xüsusi hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur.

Əlavə texniki məlumat, qiymətlər və heç bir öhdəlik yaratmayan qiymət təklifi üçün bu gün bizə müraciət edin. Uzun illərin təcrübəsinə malik əməkdaşlarımız sizə məmnuniyyətlə məsləhət verərlər!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında məlumat verir:

Hielscher SonoStation axın hüceyrəli reaktor vasitəsilə orta həcmli partiyaların ultrasəslə emalını asanlaşdırır. Kompakt SonoStation 38 litrlik qarışdırıcılı çəni bir və ya iki ultrasəs axın hüceyrəli reaktoruna dəqiqədə 3 litrə qədər maye ötürə bilən, məhsuldarlığı tənzimlənən ekssentrik vintli nasosla birləşdirir.