Výhodná výroba hydrogelu prostřednictvím ultrazvuku

Sonikace je vysoce účinná, spolehlivá a jednoduchá technika pro přípravu vysoce výkonných hydrogelů. Tyto hydrogely nabízejí vynikající materiálové vlastnosti, jako jsou absorpční kapacity, viskoelasticity, mechanická pevnost, kompresní modul a samoléčivé funkce.

Ultrazvuková polymerace a disperze pro výrobu hydrogelu

Ultrasonication is used to initiate cross-linking and polymerization during hydrogel production. Ultrasonic dispersion is used to distribute nanoparticles in hydrogels.Hydrogely jsou hydrofilní, trojrozměrné polymerní sítě, které jsou schopny absorbovat velké množství vody nebo tekutin. Hydrogely vykazují mimořádnou otokovou kapacitu. Mezi běžné stavební kameny hydrgelů patří polyvinylalkohol, polyethylenglykol, polyakrylát sodný, akrylátové polymery, karbomery, polysacharidy nebo polypeptidy s vysokým počtem hydrofilních skupin a přírodní proteiny, jako je kolagen, želatina a fibrin.
Takzvané hybridní hydrogely se skládají z různých chemicky, funkčně a morfologicky odlišných materiálů, jako jsou bílkoviny, peptidy nebo nano- / mikrostruktury.
Ultrazvuková disperze je široce používána jako vysoce účinná a spolehlivá technika pro homogenizaci nanovláken, jako jsou uhlíkové nanotrubice (CNT, MWCNT, SWCNT), celulózové nanovlákny, chitinová nanovlákna, oxid titaničitý, nanočástice stříbra, bílkoviny a další mikronové nebo nanostruktury do polymerní matrice hydrogelů. Díky tomu je ultrazvuku hlavním nástrojem pro výrobu vysoce výkonných hydrogelů s mimořádnými vlastnostmi.

Žádost o informace





Ultrasonic cavitation promotes the cross-linking and polymerization during hydrogel synthesis. Ultrasonic dispersion facilitates the uniform distribution of nanomaterials for hybrid hydrogel fabrication.

ultrazvukovač UIP1000hdT se skleněným reaktorem pro syntézu hydrogelu

Co ukazuje výzkum – Ultrazvukový hydrogelový přípravek

Za první, ultrazvuku podporuje polymeraci a křížové vazby reakce během tvorby hydrogelu.
Za druhé, ultrazvuku bylo prokázáno jako spolehlivá a účinná disperzní technika pro výrobu hydrogelů a nanokompatidních hydrogelů.

Ultrazvukové křížové propojení a polymerace hydrogelů

Ultrazvuku pomáhá tvorbě polymerních sítí během syntézy hydrogelu prostřednictvím tvorby volných radikálů. Intenzivní ultrazvukové vlny vytvářejí akustickou kavitaci, která způsobuje vysokosmykové síly, molekulární stříhání a tvorbu volných radikálů.

Cass et al. (2010) připravil několik "akrylových hydrogelů byly připraveny ultrazvukovou polymerizací vodotěsných monomerů a makromonomerů. Ultrazvuk byl použit k vytvoření iniciující radikály v viskózních monomerových rozpustných látkách s použitím přísad glycerol, sorbitol nebo glukóza v otevřeném systému při 37 °C. Přísady rozpustné ve vodě byly nezbytné pro výrobu hydrogelu, nejúčinnější byl glycerol. Hydrogely byly připraveny z monomerů 2hydrxyethylmethakrylát, poly(ethylenglykol) dimethakrylát, dexteramermekrylát, kyselina akrylová/ethylenglykolekrylát a akrylamid/bis-akrylamid." [Cass et al. 2010] Bylo zjištěno, že ultrazvuková aplikace pomocí ultrazvukového sondy je účinnou metodou polymerace rozpustných vinylových monomerů ve vodě a následné přípravy hydrogelů. Ultrazvukem iniciovaná polymerace se vyskytuje rychle v nepřítomnosti chemického iniciátoru.

Ultrazvuková disperze fumed oxidu křemičitého: Hielscher ultrazvukový homogenizátor UP400S rozptýlí prášek křemičitý rychle a efektivně do jednoho nano částice.

Rozptylovat fumed silicia ve vodě pomocí UP400S

Ultrazvuková disperze

  • nanočástice, např. TiO2
  • uhlíkové nanotrubiček (CNT)
  • celulózové nanokrystaly (CNC)
  • celulózové nanovlákna
  • dásně, např. xanthan, šalvějová semenná guma
  • Bílkoviny
Video ukazuje ultrazvukový dispergátor UP400ST pro výrobu hydrogelů. Sonikace je účinná technika pro výrobu nano-disperzí a pro podporu syntézy vysoce výkonných hydrogelů.

Ultrazvuková nano-disperze s ultrasonicator UP400ST

 

Hydrogel formation via ultrasonically-assisted gelation using the ultrasonicator UP100H

Tvorba hydrogelu pomocí ultrazvukem asistované gelace pomocí ultrasonicator UP100H

Žádost o informace





Ultrazvuku je kompatibilní se všemi druhy polymerů a biopolymerů a umožňuje posílit hybridní hydrogely s nanostrukturami, jako jsou nanočástice, nanovlákna nebo nanovlákna. Vyztužující hydrogely s různými nanomateriály umožňují modifikovat a kontrolovat fyzikálně-chemické a rheomechanické vlastnosti nanokompatibilních hydrogelů, protože mikrostruktury jsou klíčovým faktorem pro získané vlastnosti materiálu.

Ultrasonication is applied to produce high-performance hydrogels containing nano-materials

SEM hydrogelu obsahujícího hydrogel kyseliny poly(akrylamid-ko-itakoniky obsahující MWCNT. MWCNT byly ultrazvukem rozptýleny pomocí ultrasonicator UP200S,
studie a obrázek: Mohammadinezhada et al., 2018

Výroba poly(kyselina akrylamid-ko-itakononová) – MWCNT Hydrogel pomocí ultrazvuku

Mohammadinezhada et al. (2018) úspěšně vyrobil superabsorbentní hydrogelový kompozit obsahující poly(kyselina akrylamid-ko-itakonová) a vícestěnné uhlíkové nanotrubiče (MWCNT). Ultrazvuku bylo provedeno s ultrazvukovým zařízením Hielscher UP200S. Stabilita hydrogelu se zvyšovala se zvyšujícími se poměry MWCNT, což lze připsat hydrofobní povaze MWCNT a zvýšení hustoty crosslinkeru. Za přítomnosti MWCNT (10 wt%) byla také zvýšena retenční kapacita vody (WRC) hydrogelu P(AAm-co-IA). V této studii byly účinky ultrazvuku hodnoceny jako vynikající, pokud jde o rovnoměrné rozložení uhlíkových nanotrubiček na povrchu polymeru. MWCNT byly neporušené bez přerušení polymerní struktury. Kromě toho byla zvýšena pevnost získaného nanokompomitu a jeho retenční kapacita vody a absorpce jiných rozpustných materiálů, jako je Pb (II). Sonikace zlomila iniciátor a rozptýlila MWCNT jako vynikající plnidla v polymerových řetězcích při zvyšující se teplotě.
Vědci dospěli k závěru, že těchto "reakčních podmínek nelze dosáhnout konvenčními metodami a homogenity a dobré disperze částic do hostitele nelze dosáhnout. Kromě toho proces sonikace odděluje nanočástice na jednu částici, zatímco míchání to nemůže udělat. Dalším mechanismem pro zmenšení velikosti je vliv silných akustických vln na sekundární vazby, jako je vodíkové lepení, které toto ozařování přeruší H-vazbu částic a následně roztáhne agregované částice a zvýší počet volných adsorpčních skupin, jako je -OH a přístupnost. Tento důležitý happening tak činí sonický proces jako nadřazenou metodu nad ostatními, jako je magnetické míchání aplikované v literatuře." [Mohammadinezhada a kol., 2018]

Vysoce výkonné ultrasonicators pro syntézu Hydrogelu

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové zařízení pro syntézu hydrogelů. Z malé a střední velikosti R&D a pilotní ultrasonicators do průmyslových systémů pro komerční výrobu hydrogelu v kontinuálním režimu, Hielscher Ultrasonics má vaše požadavky na proces pokryty.
Průmyslové ultrasonicators mohou dodávat velmi vysoké amplitudy, které umožňují spolehlivé křížové spojovací a polymerační reakce a rovnoměrné rozptýlení nanočástic. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7/365. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonárody.

Proto Hielscher Ultrazvuk?

  • vysoká účinnost
  • Nejmodernější technologie
  • spolehlivost & robustnost
  • várka & v souladu
  • pro jakýkoli svazek
  • inteligentní software
  • inteligentní funkce (např. protokolování dat)
  • CIP (čisté na místě)

Zeptejte se nás ještě dnes na další technické informace, ceny a nezávazné nabídky. Náš dlouholetý zkušený personál vás rád konzultuje!
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.

Literatura / Reference



Fakta Worth Knowing

K čemu se Hydrogely používají?

Hydrogely se používají v mnoha průmyslových odvětvích, například ve farmacii pro dodávku léků (např. perorální, intravenózní, lokální nebo rektální podání léku), medicína (např. jako lešení v tkáňovém inženýrství, prsní implantáty, biomechanický materiál, obvazy na rány), kosmetické přípravky, přípravky pro péči (např. kontaktní čočky, pleny, hygienické ubrousky), zemědělství (např. pro formulace pesticidů, granule pro udržení vlhkosti půdy ve vyprahlých oblastech), materiálový výzkum jako funkční polymery (např. vodní gelové trhačky , zapouzdření kvantových třásní, termodynamická výroba elektřiny), odvodňování uhlí, umělý sníh, potravinářské přídatné látky a další produkty (např. lepidlo).

Klasifikace hydrogelů

Pokud se klasifikace hydrogelů v závislosti na jejich fyzikální struktuře klasifikuje takto:

  • amorfní (nekrystalické)
  • semicrystallin: Složitá směs amorfních a krystalických fází
  • krystalický

Při zaměření na polymerní složení mohou být hydrogely také zařazeny do následujících tří kategorií:

  • homopolymerní hydrogely
  • kopolymerní hydrogely
  • multipolymerní hydrogely / IPN hydrogely

Na základě typu křížového propojení se hydrogely zařazují do:

  • chemicky propojené sítě: trvalé spoje
  • fyzicky propojené sítě: přechodná spojení

Fyzický vzhled vede ke klasifikaci do:

  • Matice
  • film
  • mikrosféra

Klasifikace založená na síťovém elektrickém náboji:

  • neiontový (neutrální)
  • iontový (včetně aniontového nebo kationtového)
  • amfoterický elektrolyt (amfolytický)
  • zwitterionic (polybetaines)

Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscher je produktová řada pokrývá celé spektrum od kompaktní laboratoře ultrasonicator přes bench-top jednotky na full-průmyslové ultrazvukové systémy.