Edullinen hydrogeelituotanto ultrasonicationin kautta

Sonikaatio on erittäin tehokas, luotettava ja yksinkertainen tekniikka korkean suorituskyvyn hydrogeelien valmistukseen. Nämä hydrogeelit tarjoavat erinomaisia materiaaliominaisuuksia, kuten absorptiokyvyn, viskoelastisuuden, mekaanisen lujuuden, puristusmoduulin ja itsekorjautuvia toimintoja.

Ultraäänipolymerointi ja dispersio hydrogeelituotantoon

Hydrogeelit ovat hydrofiilisiä, kolmiulotteisia polymeeriverkkoja, jotka pystyvät absorboimaan suuria määriä vettä tai nesteitä. Hydrogeelien turvotuskyky on poikkeuksellinen. Hydrgelien yleisiä rakennuspalikoita ovat polyvinyylialkoholi, polyetyleeniglykoli, natriumpolyakrylaatti, akrylaattipolymeerit, karbomeerit, polysakkaridit tai polypeptidit, joissa on paljon hydrofiiliryhmiä, sekä luonnolliset proteiinit, kuten kollageeni, gelatiini ja fibriini.
Niin kutsutut hybridihydrogeelit koostuvat erilaisista kemiallisesti, toiminnallisesti ja morfologisesti erillisistä materiaaleista, kuten proteiineja, peptidejä tai nano- / mikrorakenteita.
Ultraääni dispersiota käytetään laajalti erittäin tehokkaana ja luotettavana tekniikkana nanomateriaalien, kuten hiilinanoputkien (CNTs, MWCNTs, SWCNT), selluloosananokiteiden, kitiininanokuitujen, titaanidioksidin, hopeananohiukkasten, proteiinien ja muiden mikron- tai nanorakenteiden homomeeriseen matriisiin hydrogeelien polymeeriseen matriisiin. Tämä tekee sonikaatiosta tärkeimmän työkalun tuottaa suorituskykyistä hydrogeeliä, jolla on poikkeuksellisia ominaisuuksia.

Mitä tutkimus osoittaa – Ultraääni hydrogeeli valmistelu

Ensinnäkin ultrasonication edistää polymerointia ja ristiinlinkitysreaktioita hydrogeelin muodostumisen aikana.
Toiseksi ultrasonication on osoittautunut luotettavaksi ja tehokkaaksi dispersiotekniikaksi hydrogeelien ja nanokomposiittihydrogeelien tuotannossa.

Hydrogeelien ultraääniristikko ja polymerointi

Ultrasonication auttaa polymeeriverkkojen muodostumista hydrogeelisynteesin aikana vapaan radikaalin sukupolven kautta. Voimakkaat ultraääniaallot tuottavat akustista kavitaatiota, joka aiheuttaa suuria leikkausvoimia, molekyylisäikeitä ja vapaata radikaalimuodostusta.

Cass et al. (2010) valmisti useita "akryylihydrogeelit valmistettiin ultraäänipolymeroimalla vesiliukoisia monomeereja ja makromonomeja. Ultraääntä käytettiin insyysiradikaalien luomiseen viskoosisiin vesipitoisiin monomeeriliukoihin glyserolin, sorbitolin tai glukoosin lisäaineilla avoimessa järjestelmässä 37 °C: ssa. Vesiliukoiset lisäaineet olivat välttämättömiä hydrogeelin tuotannossa, ja glyseroli oli tehokkain. Hydrogeelit valmistettiin monomeereista 2-hydroksietyylimetakrylaatti, poly(etyleeniglykoli)dimethakrylaatti, dekstranmetakrylaatti, akryylihappo/etyleeniglykolidimetetakrylaatti ja akryyliamidi/bis-akryyliamidi." [Cass ym. 2010] Ultraäänisovelluksen, jossa käytetään anturin ultraäänilaitetta, todettiin olevan tehokas menetelmä vesiliukoisten vinyylimonomeerien polymerointiin ja sen jälkeiseen hydrogeelien valmistukseen. Ultraäänellä aloitettu polymerointi tapahtuu nopeasti ilman kemiallista käynnistäjätä.

Lue lisää nanokomposiittihydrogeelien ja nanogeelien ultraäänisynteesistä!

Ultrasonication on yhteensopiva kaikenlaisten polymeerien ja biopolymeerien kanssa ja mahdollistaa hybridihydrogeelien vahvistamisen nanorakenteisten materiaalien, kuten nanohiukkasten, nanokiteiden tai nanokuitujen, avulla. Hydrogeelien vahvistaminen erilaisilla nanomateriaaleilla mahdollistaa nanokomponenttihydrogeelien fysikaalis-kemikaalisten ja reimekaanisten ominaisuuksien muokkaamisen ja ohjaamisen, koska mikrorakenteet ovat keskeinen tekijä saaduille materiaaliominaisuuksille.

Polyn (akryyliamidi-koakonakonihapon) valmistus – MWCNT Hydrogel sonikaatiolla

Mohammadinezhada et al. (2018) tuotti onnistuneesti superabsorbenttihydrogeelikomposiittia, joka sisälsi polya (akryyliamidi-korakonihappoa) ja moniseinäistä hiilinanoputkea (MWCNTs). Ultrasonication suoritettiin Hielscher-ultraäänilaitteella Up200s. Hydrogeelin stabiilisuus kasvoi MWCNT-suhdelukujen kasvaessa, mikä saattaa johtua MWCNT:n hydrofobiudesta ja ristilinkkitiheyden kasvusta. Myös P(AAm- co- IA) -hydrogeelin vedenpidätyskyky (WRC) suureni MWCNT: n läsnäollessa (10 wt%). Tässä tutkimuksessa ultrasonication vaikutukset olivat ylivertaisia hiilinanoputkien tasaisen jakautumisen suhteen polymeeripinnalle. MWCNT:t olivat ehjiä ilman polymeerirakenteen keskeytyksiä. Lisäksi saadun nanokomponentin lujuutta ja vedenpidätyskykyä sekä muiden liukoisten materiaalien, kuten Pb (II) imeytymistä lisättiin. Sonikaatio rikkoi ansastajan ja hajotti MWCNT:t erinomaisena täyteaitteena polymeeriketjuissa lämpötilan noustessa.
Tutkijat päättelevät, että näitä "reaktio-olosuhteita ei voida saavuttaa tavanomaisilla menetelmillä, eikä hiukkasten homogeenisuutta ja hyvää leviämistä isäntään voida saavuttaa. Lisäksi sonikaatioprosessi erottaa nanohiukkaset erheiksi hiukkasiksi, kun taas sekoittaminen ei voi tehdä tätä. Toinen koon pienentämismekanismi on voimakkaiden akustisten aaltojen vaikutus sekundaarisidituun, kuten vetysidaatioon, jonka säteilytys rikkoo hiukkasten H-sidoksen ja myöhemmin hajottaa aggregoidut hiukkaset ja lisää vapaiden adsorptioryhmien, kuten -OH: n ja saavutettavuuden, määrää. Näin ollen tämä tärkeä tapahtumasta tekee sonikaatioprosessista ylivoimaisen menetelmän muihin yheellisyksiin, kuten kirjallisuudessa levitetyn magneettisen sekoittamisen." [Mohammadinezhada et ai., 2018]

Hydrogeelisynteesin korkean suorituskyvyn ultraääniastiat

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänilaitteita hydrogeelien synteesiin. Pienistä ja keskikokoisista R:stä&D ja pilot ultrasonicators teollisuusjärjestelmiin kaupalliseen hydrogeelivalmistukseen jatkuvassa tilassa, Hielscher Ultrasonics kattaa prosessivaatimukset.
Teollisuusluokan ultraääniastiat voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudia, mikä mahdollistaa luotettavat ristiinlinkittämis- ja polymerointireaktiot sekä nanohiukkasten tasaisen leviämisen. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7/365-toiminnassa. Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla.

Kysy meiltä tänään teknisiä lisätietoja, hinnoittelua ja ei-sitovaa tarjousta. Pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme on iloinen voidessaan konsultoida sinua!
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: