ייצור הידרוג'ל יתרון באמצעות Ultrasonication
Sonication היא טכניקה יעילה מאוד, אמינה ופשוטה להכנת הידרוג'לים בעלי ביצועים גבוהים. הידרוג'לים אלה מציעים תכונות חומריות מצוינות כגון יכולות ספיגה, צמיגות, חוזק מכני, מודולוס דחיסה ופונקציות ריפוי עצמי.
פולמור אולטרה סאונד ופיזור לייצור הידרוג'ל
הידרוג'לים הם רשתות פולימריות הידרופיליות תלת מימדיות המסוגלות לספוג כמויות גדולות של מים או נוזלים. הידרוג'לים מפגינים יכולת נפיחות יוצאת דופן. אבני בניין נפוצות של hydrgels כוללים אלכוהול פוליוויניל, פוליאתילן גליקול, פוליאקרילאט נתרן, פולימרים אקרילאט, קרבומרים, פוליסכרידים או פוליפפטידים עם מספר גבוה של קבוצות הידרופיליות, וחלבונים טבעיים כגון קולגן, ג'לטין ופיברין.
מה שמכונה הידרוג'לים היברידיים מורכבים מחומרים שונים מבחינה כימית, פונקציונלית ומורפולוגית, כגון חלבונים, פפטידים או ננו/ מיקרו-מבנים.
פיזור אולטרה סאונד נמצא בשימוש נרחב כטכניקה יעילה ואמינה מאוד כדי הומוגניזציה ננו חומרים כגון צינוריות פחמן (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), ננו-גבישים תאית, ננו-סיבי כיטין, טיטניום דו-חמצני, חלקיקי כסף, חלבונים אחרים מיקרון או ננו מבנים לתוך המטריצה הפולימרית של הידרוג'לים. זה הופך sonication כלי עיקרי לייצר הידרוג'לים בעלי ביצועים גבוהים עם תכונות יוצאות דופן.
ultrasonicator UIP1000hdT עם כור זכוכית לסינתזת הידרוג'ל
מה מחקרים מראים – הכנת הידרוג'ל אולטרה סאונד
ראשית, ultrasonication מקדם פולמוריזציה ותגובות קישור צולב במהלך היווצרות הידרוג'ל.
שנית, ultrasonication הוכח כטכניקת פיזור אמינה ויעילה לייצור הידרוג'לים והידרוג'לים nanocomposite.
קישור צולב אולטרה סאונד ופולמור של הידרוג'לים
Ultrasonication מסייעת להיווצרות רשתות פולימריות במהלך סינתזת הידרוג'ל באמצעות דור רדיקלים חופשיים. גלי אולטרסאונד אינטנסיביים יוצרים cavitation אקוסטי אשר גורמים כוחות גזירה גבוהה, גזירה מולקולרית היווצרות רדיקלים חופשיים.
Cass et al. (2010) הכין כמה "הידרוג'לים אקריליים הוכנו באמצעות פולמור קולי של מונומרים מסיסים במים ומאקרומונומרים. אולטראסאונד שימש ליצירת ייזום רדיקלים ב soluions מונומר מימית צמיג באמצעות גליצרול תוספים, סורביטול או גלוקוז במערכת פתוחה ב 37 מעלות צלזיוס. תוספים מסיסים במים היו חיוניים לייצור הידרוג'ל, גליצרול להיות היעיל ביותר. הידרוג'לים הוכנו מהמונומרים 2-הידרוקסיאתיל מתאקרילאט, פולי (אתילן גליקול) דימתאקרילאט, דקסטרן מתאקרילאט, חומצה אקרילית/אתילן גליקול דימתאקרילאט ואקרילאמיד/ביס-אקרילאמיד." [קאס ואח' 2010] יישום אולטרסאונד באמצעות ultrasonicator בדיקה נמצאה להיות שיטה יעילה עבור פילמור של מונומרים ויניל מסיסים במים ואת ההכנה הבאה של הידרוג'לים. פולמור יזם באולטרסאונד מתרחשת במהירות בהיעדר יוזם כימי.
- חלקיקים, למשל TiO2
- צינוריות פחמן (CNTs)
- ננו-קריסטלים תאיים (CNCs)
- ננו-סיבי תאית
- חניכיים, למשל קסנטן, מסטיק זרעי מרווה
- חלבונים
SEM של פולי (הידרוג'ל חומצה אקרילאמיד-co-itaconic המכיל MWCNTs. MWCNTs היו מפוזרים באולטרסאונד באמצעות ultrasonicator UP200S.
מחקר ותמונה: מוחמדינז'אדה ואח', 2018
ייצור של פולי (חומצה אקרילאמיד-שיתוף-איטקוני) – הידרוג'ל MWCNT באמצעות סוניקציה
Mohammadinezhada et al. (2018) ייצרה בהצלחה מרוכב הידרוג'ל סופר-סיבי המכיל פולי (חומצה אקרילאמיד-קו-איטקונית) וצינורות פחמן רב-חומות (MWCNTs). Ultrasonication בוצעה עם המכשיר הקולי Hielscher UP200S. היציבות של הידרוג'ל גדל עם הגדלת יחסי MWCNTs, אשר ניתן לייחס את האופי ההידרופובי של MWCNTs, כמו גם את הגידול של צפיפות crosslinker. קיבולת החזקת המים (WRC) של הידרוג'ל P(AAm-co-IA) הוגדלה גם בנוכחות MWCNT (10 wt%). במחקר זה, ההשפעות של ultrasonication דורגו מעולה לגבי התפלגות אחידה של צינוריות פחמן על פני השטח פולימר. MWCNTs היו שלמים ללא כל הפרעה במבנה הפולימרי. בנוסף, כוחה של nanocomposite המתקבל ואת יכולת החזקת המים שלה ואת הספיגה של חומרים מסיסים אחרים כמו Pb (II) הוגדלו. Sonication שבר את היוזם ופיזר את MWCNTs כמילוי מעולה בשרשראות פולימר תחת טמפרטורה גוברת.
החוקרים מסיקים כי "לא ניתן להשיג תנאי תגובה אלה בשיטות קונבנציונליות, ולא ניתן להשיג הומוגניות ופיזור טוב של חלקיקים למארח. בנוסף, תהליך sonication להפריד חלקיקים לתוך חלקיק יחיד, תוך ערבוב לא יכול לעשות את זה. מנגנון נוסף להפחתת הגודל הוא ההשפעה של גלים אקוסטיים רבי עוצמה על הקשרים המשניים כמו מליטה מימן אשר הקרנה זו שוברת את H-מליטה של חלקיקים, ולאחר מכן, מנתק את החלקיקים המצטברים ולהגדיל את מספר קבוצות ספיחה חינם כמו -OH ונגישות. לכן, זה קורה חשוב עושה תהליך sonication כשיטה מעולה על פני האחרים כמו ערבוב מגנטי מיושם בספרות." [Mohammadinezhada ואח', 2018]
אולטרה סאונד בעלי ביצועים גבוהים לסינתזת הידרוג'ל
הירושר אולטרסוניקה מייצרת ציוד קולי בעל ביצועים גבוהים לסינתזה של הידרוג'לים. מ- R קטן ובינוני&D ו ultrasonicators טייס למערכות תעשייתיות לייצור הידרוג'ל מסחרי במצב רציף, אולטרסוניקה Hielscher יש דרישות התהליך שלך מכוסה.
ultrasonicators ברמה תעשייתית יכול לספק משרעת גבוהה מאוד, המאפשרים תגובות קישור צולב ופילמור אמין ואת הפיזור האחיד של חלקיקי ננו. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל בקלות ברציפות במבצע 24/7/365. עבור משרעת גבוהה עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים.
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה מתקדמת
- אֲמִינוּת & חוסן
- קְבוּצָה & בשורה
- עבור כל אמצעי אחסון
- תוכנה אינטליגנטית
- תכונות חכמות (למשל, פרוטוקול נתונים)
- CIP (נקי במקום)
בקש מאיתנו היום מידע טכני נוסף, תמחור וציטוט לא מחייב. הצוות המנוסה הוותיק שלנו שמח להתייעץ איתך!
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:
| נפח תצווה | קצב זרימה | התקנים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL / min | מעלהay |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 ל 20L | 0.2 ל 4 ליטר / דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10L / min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 עד 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | יותר גדול | אשכול UIP16000 |
תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!
Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.
ספרות/הפניות
- Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Javadian, Hamedreza (2018): Synthesis of poly(acrylamide-co-itaconic acid)/MWCNTs superabsorbent hydrogel nanocomposite by ultrasound-assisted technique: Swelling behavior and Pb (II) adsorption capacity. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 49, 2018. 1-12.
- Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natalie P.; Hughes Tim (2010): Preparation of hydrogels via ultrasonic polymerization. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 2, February 2010. 326-332.
- Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Printable acid-modified corn starch as non-toxic, disposable hydrogel-polymer electrolyte in supercapacitors. Applied Physics A, 125(7), 474.
- Butylina, Svetlana; Geng, Shiyu; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Cellulose Nanocomposite Hydrogels: From Formulation to Material Properties. Frontiers in Chemistry, Vol. 8, 655, 2020.
- Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019.
- Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Physicochemical and rheo-mechanical properties of titanium dioxide reinforced sage seed gum nanohybrid hydrogel. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 118, Part A, 2018. 661-670.
עובדות שראוי לדעת
למה משמשים הידרוג'לים?
הידרוג'לים משמשים בתעשיות רבות כמו בתחום הפארמה לאספקת תרופות (למשל, שחרור בזמן, אספקת תרופות דרך הפה, תוך ורידי, אקטואלי או רקטלי), רפואה (למשל כפיגומים בהנדסת רקמות, שתלי חזה, חומר ביומכני, תחבושות פצעים), מוצרי קוסמטיקה, מוצרי טיפוח (למשל עדשות מגע, חיתולים, מפיות סניטריות), חקלאות (למשל לניסוח חומרי הדברה, גרגירים להחזקת לחות אדמה באזורים צחיחים), מחקר חומרי כפולימרים פונקציונליים (למשל. אנקפסולציה של נקודות קוונטיות, ייצור חשמל תרמודינמי), מיצי פחם, שלג מלאכותי, תוספי מזון ומוצרים אחרים (למשל, דבק).
סיווג הידרוג'לים
כאשר הסיווג של הידרוג'לים נעשה בהתאם למבנה הפיזי שלהם ניתן לסווג כדלקמן:
- אמורפי (לא גבישי)
- סמיקריסטלין: תערובת מורכבת של שלבים אמורפיים וגבישיים
- גְבִישִׁי
כאשר מתמקדים בהרכב פולימרי, הידרוג'לים יכולים להיות מסווגים גם לשלוש הקטגוריות הבאות:
- הידרוג'לים הומופולימריים
- הידרוג'לים קופולימריים
- הידרוג'לים רב-תכליתיים / הידרוג'לים IPN
בהתבסס על סוג של הצלבה, הידרוג'לים מסווגים לתוך:
- רשתות מקושרות כימית: צמתים קבועים
- רשתות מקושרות פיזית: צמתים ארעיים
מראה פיזי מוביל לסיווג ל:
- מטריצה
- הסרט
- מיקרוספרה
סיווג המבוסס על מטען חשמלי ברשת:
- לא אירוני (ניטרלי)
- יונית (כולל אניוני או מקצועי)
- אלקטרוליט אמפוטרי (אמפוליטי)
- זוויטריוני (פוליבטנים)
אולטרסוניקה ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים של Hielscher מכסה את הספקטרום המלא מן ultrasonicator מעבדה קומפקטית על ספסל העליון יחידות למערכות אולטראסוניות תעשייתי מלא.