Edullinen hydrogeelituotanto ultrasonicationin kautta

Sonikaatio on erittäin tehokas, luotettava ja yksinkertainen tekniikka korkean suorituskyvyn hydrogeelien valmistamiseksi. Nämä hydrogeelit tarjoavat erinomaiset materiaaliominaisuudet, kuten absorptiokapasiteetin, viskoelastisuuden, mekaanisen lujuuden, puristusmoduulin ja itsekorjautuvat toiminnot.

Ultraäänipolymerointi ja dispersio hydrogeelin tuotantoon

Hydrogeelit ovat hydrofiilisiä, kolmiulotteisia polymeeriverkkoja, jotka kykenevät absorboimaan suuria määriä vettä tai nesteitä. Hydrogeeleillä on poikkeuksellinen turvotuskapasiteetti. Hydrgeelien yleisiä rakennuspalikoita ovat polyvinyylialkoholi, polyetyleeniglykoli, natriumpolyakrylaatti, akrylaattipolymeerit, karbomeerit, polysakkaridit tai polypeptidit, joissa on paljon hydrofiilisiä ryhmiä, ja luonnolliset proteiinit, kuten kollageeni, gelatiini ja fibriini.
Niin sanotut hybridihydrogeelit koostuvat erilaisista kemiallisesti, toiminnallisesti ja morfologisesti erillisistä materiaaleista, kuten proteiineista, peptideistä tai nano- / mikrorakenteista.
Ultraäänidispersiota käytetään laajalti erittäin tehokkaana ja luotettavana tekniikkana homogenoimaan nanomateriaaleja, kuten hiilinanoputkia (CNT, MWCNT, SWCNT), selluloosan nanokiteitä, kitiinin nanokuituja, titaanidioksidia, hopean nanohiukkasia, proteiineja ja muita mikroni- tai nanorakenteita hydrogeelien polymeerimatriisiin. Tämä tekee sonikaatiosta tärkeimmän työkalun korkean suorituskyvyn hydrogeelien tuottamiseksi, joilla on poikkeuksellisia ominaisuuksia.

Mitä tutkimukset osoittavat – Ultraäänihydrogeelivalmiste

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

Hydrogeelien ultraäänisilloitus ja polymerointi

Ultrasonication auttaa polymeeriverkkojen muodostumista hydrogeelisynteesin aikana vapaiden radikaalien tuottamisen kautta. Voimakkaat ultraääniaallot tuottavat akustista kavitaatiota, joka aiheuttaa suuria leikkausvoimia, molekyylileikkausta ja vapaiden radikaalien muodostumista.

(2010) valmisti useita "akryylihydrogeelejä valmistettiin vesiliukoisten monomeerien ja makromonomeerien ultraäänipolymeroinnilla. Ultraääntä käytettiin käynnistävien radikaalien luomiseen viskooseissa vesipitoisissa monomeeriliuoksissa käyttämällä lisäaineita glyserolia, sorbitolia tai glukoosia avoimessa järjestelmässä 37 ° C: ssa. Vesiliukoiset lisäaineet olivat välttämättömiä hydrogeelin tuotannossa, glyseroli oli tehokkain. Hydrogeelit valmistettiin monomeereistä 2-hydroksietyylimetakrylaatti, poly(etyleeniglykoli)dimethakrylaatti, dekstraanimakrylaatti, akryylihappo/etyleeniglykolidimethakrylaatti ja akryyliamidi/bis-akryyliamidi." [Cass et ai., 2010] Ultraäänisovellus, jossa käytettiin anturin ultraäänilaitetta, todettiin tehokkaaksi menetelmäksi vesiliukoisten vinyylimonomeerien polymeroimiseksi ja sitä seuraavien hydrogeelien valmistamiseksi. Ultraäänellä aloitettu polymerointi tapahtuu nopeasti ilman kemiallista initiaattoria.
Löydä tutkimuksen koko protokolla täältä!
 

Lue lisää nanokomposiittihydrogeelien ja nanogeelien ultraäänisynteesistä!

Ultrasonication on yhteensopiva kaikenlaisten polymeerien ja biopolymeerien kanssa ja mahdollistaa hybridihydrogeelien vahvistamisen nanorakenteisilla materiaaleilla, kuten nanohiukkasilla, nanokiteillä tai nanokuiduilla. Hydrogeelien vahvistaminen erilaisilla nanomateriaaleilla mahdollistaa nanokomposiittihydrogeelien fysikaalis-kemiallisten ja reomekaanisten ominaisuuksien muokkaamisen ja hallinnan, koska mikrorakenteet ovat avaintekijä saaduille materiaaliominaisuuksille.

Poly(akryyliamidi-ko-itakoniinihapon) valmistus – MWCNT-hydrogeeli sonikaatiota käyttäen

(2018) tuotti onnistuneesti superabsorboivan hydrogeelikomposiittin, joka sisältää poly(akryyliamidi-ko-itakoniinihappo) ja moniseinäisiä hiilinanoputkia (MWCNT). Ultrasonication suoritettiin Hielscherin ultraäänilaitteella UP200S. Hydrogeelin stabiilisuus lisääntyi MWCNT-suhteiden kasvaessa, mikä saattaa johtua MWCNT:iden hydrofobisesta luonteesta sekä silloitustiheyden kasvusta. P(AAm-co-IA)-hydrogeelin vedenpidätyskyky (WRC) kasvoi myös MWCNT:n läsnä ollessa (10 paino-%). Tässä tutkimuksessa ultrasonicationin vaikutukset arvioitiin ylivoimaisiksi hiilinanoputkien tasaisen jakautumisen suhteen polymeeripinnalle. MWCNT:t olivat ehjiä ilman polymeerirakenteen häiriöitä. Lisäksi saadun nanokomposiitin lujuus ja sen vedenpidätyskyky sekä muiden liukoisten materiaalien, kuten Pb (II), imeytyminen lisääntyivät. Sonikaatio rikkoi initiaattorin ja hajotti MWCNT: t erinomaisena täyteaineena polymeeriketjuissa lämpötilan noustessa.
Tutkijat päättelevät, että näitä "reaktio-olosuhteita ei voida saavuttaa tavanomaisilla menetelmillä, eikä hiukkasten homogeenisuutta ja hyvää dispersiota isäntään voida saavuttaa. Lisäksi sonikaatioprosessi erottaa nanohiukkaset yhdeksi hiukkaseksi, kun taas sekoittaminen ei voi tehdä tätä. Toinen mekanismi koon pienentämiseksi on voimakkaiden akustisten aaltojen vaikutus sekundaarisiin sidoksiin, kuten vetysidokseen, joka tämä säteilytys rikkoo hiukkasten H-sidoksen ja myöhemmin erottaa aggregoidut hiukkaset ja lisää vapaiden adsorptioryhmien, kuten -OH: n ja saavutettavuuden, määrää. Siten tämä tärkeä tapahtuma tekee sonikaatioprosessista ylivoimaisen menetelmän muihin verrattuna, kuten kirjallisuudessa käytetty magneettinen sekoittaminen. [Mohammadinezhada et ai., 2018]

Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat hydrogeelisynteesiin

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita hydrogeelien synteesiin. Pienestä ja keskikokoisesta R:stä&D ja pilotoida ultraäänilaitteita teollisiin järjestelmiin kaupalliseen hydrogeelien valmistukseen jatkuvassa tilassa, Hielscher Ultrasonics kattaa prosessivaatimukset.
Teollisuusluokan ultraäänilaitteet voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit, jotka mahdollistavat luotettavat silloitus- ja polymerointireaktiot ja nanohiukkasten tasaisen dispersion. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7/365-toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.

Pyydä meiltä jo tänään lisätietoja teknisistä tiedoista, hinnoista ja sitoumuksettomasta tarjouksesta. Pitkän linjan kokenut henkilökuntamme konsultoi sinua mielellään!
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: