Soodne hüdrogeeli tootmine ultraheli abil

Sonikatsioon on väga tõhus, usaldusväärne ja lihtne tehnika suure jõudlusega hüdrogeelide valmistamiseks. Need hüdrogeelid pakuvad suurepäraseid materjaliomadusi, nagu neeldumisvõime, viskoelastsus, mehaaniline tugevus, survemoodul ja iseparanevad funktsioonid.

Ultraheli polümerisatsioon ja dispersioon hüdrogeeli tootmiseks

Hüdrogeelid on hüdrofiilsed, kolmemõõtmelised polümeersed võrgud, mis on võimelised absorbeerima suurtes kogustes vett või vedelikke. Hüdrogeelidel on erakordne turse. Hüdrgeelide tavaliste ehitusplokkide hulka kuuluvad polüvinüülalkohol, polüetüleenglükool, naatriumpolüakrülaat, akrülaatpolümeerid, karbomeerid, polüsahhariidid või polüpeptiidid, millel on palju hüdrofiilseid rühmi, ja looduslikud valgud nagu kollageen, želatiin ja fibriin.
Niinimetatud hübriidhüdrogeelid koosnevad erinevatest keemiliselt, funktsionaalselt ja morfoloogiliselt erinevatest materjalidest, nagu valgud, peptiidid või nano- / mikrostruktuurid.
Ultraheli dispersiooni kasutatakse laialdaselt väga tõhusa ja usaldusväärse tehnikana nanomaterjalide, näiteks süsiniku nanotorude (CNT, MWCNT, SWCNT), tselluloosi nanokristallide, kitiini nanokiudude, titaandioksiidi, hõbeda nanoosakeste, valkude ja muude mikronite või nanostruktuuride homogeniseerimiseks hüdrogeelide polümeersesse maatriksisse. See muudab ultrahelitöötluse peamiseks vahendiks erakordsete omadustega suure jõudlusega hüdrogeelide tootmiseks.

Mida uuringud näitavad – Ultraheli hüdrogeeli ettevalmistamine

Esiteks soodustab ultraheliuuring hüdrogeeli moodustumise ajal polümerisatsiooni ja ristsiduvaid reaktsioone.
Teiseks on ultraheliuuring osutunud usaldusväärseks ja tõhusaks dispersioonitehnikaks hüdrogeelide ja nanokomposiithüdrogeelide tootmiseks.

hüdrogeelide ultraheli ristsidumine ja polümerisatsioon

Ultraheli aitab moodustada polümeerseid võrke hüdrogeeli sünteesi ajal vabade radikaalide genereerimise kaudu. Intensiivsed ultrahelilained tekitavad akustilist kavitatsiooni, mis põhjustab suure nihkejõu, molekulaarse nihke ja vabade radikaalide moodustumise.

(2010) valmistas ette mitu "akrüülhüdrogeeli valmistati vees lahustuvate monomeeride ja makromonomeeride ultraheli polümerisatsiooni teel. Ultraheli kasutati initsieerivate radikaalide loomiseks viskoossetes monomeeri soluioonides, kasutades lisandeid glütserool, sorbitool või glükoos avatud süsteemis temperatuuril 37 ° C. Vees lahustuvad lisandid olid hüdrogeeli tootmiseks hädavajalikud, glütserool oli kõige tõhusam. Hüdrogeelid valmistati monomeeridest 2-hüdroksüetüülmetakrülaat, polü(etüleenglükool)dimetakrülaat, dekstraanmetakrülaat, akrüülhape/etüleenglükooldimetakrülaat ja akrüülamiid/bis-akrüülamiid." [Cass et al. 2010] Leiti, et ultrahelirakendus, kasutades sondi ultrasonikaatorit, on efektiivne meetod vees lahustuvate vinüülmonomeeride polümerisatsiooniks ja sellele järgnevaks hüdrogeelide valmistamiseks. Ultraheli algatatud polümerisatsioon toimub keemilise initsiaatori puudumisel kiiresti.

Loe lähemalt nanokomposiithüdrogeelide ja nanogeelide ultraheli sünteesi kohta!

Ultraheli sobib kokku igasuguste polümeeride ja biopolümeeridega ning võimaldab tugevdada hübriidhüdrogeele nano-struktureeritud materjalidega, nagu nanoosakesed, nanokristallid või nanokiud. Hüdrogeelide tugevdamine erinevate nanomaterjalidega võimaldab muuta ja kontrollida nanokomposiithüdrogeelide füüsikalis-keemilisi ja reo-mehaanilisi omadusi, kuna mikrostruktuurid on saadud materjali omaduste võtmetegur.

Polü(akrüülamiidi ja ko-itakoonhappe) valmistamine – MWCNT hüdrogeel ultrahelitöötluse abil

(2018) tootsid edukalt superabsorbentse hüdrogeelkomposiidi, mis sisaldas polü(akrüülamiidi-ko-itakoonhapet) ja mitme seinaga süsiniknanotorusid (MWCNT). Ultraheli teostati Hielscheri ultraheli seadmega UP200S. Hüdrogeeli stabiilsus suurenes MWCNT-de suhte suurenemisega, mis võib olla tingitud MWCNT-de hüdrofoobsest olemusest ja ristsiduri tiheduse suurenemisest. P(AAm-co-IA) hüdrogeeli veesidumisvõime (WRC) suurenes ka MWCNT juuresolekul (10 massiprotsenti). Selles uuringus hinnati ultraheliuuringu mõju paremaks süsiniku nanotorude ühtlase jaotumise osas polümeeri pinnal. MWCNT-d olid terved ilma polümeerse struktuuri katkestusteta. Lisaks suurendati saadud nanokomposiidi tugevust ja selle veesidumisvõimet ning teiste lahustuvate materjalide, näiteks Pb (II) imendumist. Sonikatsioon murdis initsiaatori ja hajutas MWCNT-d suurepärase täiteainena polümeerahelates tõusva temperatuuri all.
Teadlased järeldavad, et neid "reaktsioonitingimusi ei ole võimalik saavutada tavapäraste meetoditega ning osakeste homogeensust ja head hajutamist peremeesorganismi ei ole võimalik saavutada. Lisaks eraldab ultrahelitöötlusprotsess nanoosakesed üheks osakeseks, segades ei saa seda teha. Teine suuruse vähendamise mehhanism on võimsate akustiliste lainete mõju sekundaarsetele sidemetele nagu vesinikside, mida see kiiritus katkestab osakeste H-sideme ja seejärel dissotsieerib agregeeritud osakesed ja suurendab vabade adsorptsioonirühmade arvu nagu -OH ja ligipääsetavus. Seega muudab see oluline sündmus ultrahelitöötlusprotsessi paremaks meetodiks teiste ees, nagu kirjanduses rakendatud magnetiline segamine. [Mohammadinezhada et al., 2018]

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid hüdrogeeli sünteesiks

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli seadmeid hüdrogeelide sünteesiks. Väikesest ja keskmise suurusega R-st&D ja piloot ultrasonikaatorid tööstuslikele süsteemidele kaubandusliku hüdrogeeli tootmiseks pidevas režiimis, Hielscher Ultrasonics on teie protsessi nõuded kaetud.
Tööstusliku kvaliteediga ultrasonikaatorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi, mis võimaldavad usaldusväärseid ristsidumis- ja polümerisatsioonireaktsioone ning nanoosakeste ühtlast dispersiooni. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7/365 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.

Küsige meilt täna täiendavat tehnilist teavet, hinnakujundust ja mittekohustuslikku hinnapakkumist. Meie pikaajaliste kogemustega töötajatel on hea meel teiega nõu pidada!
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: