超音波による有利なハイドロゲルの生産

超音波処理は、高性能ヒドロゲルの調製のための非常に有効性、信頼性の高い、簡単な技術です。これらのヒドロゲルは、吸収能力、粘弾性、機械的強度、圧縮率、および自己治癒機能性などの優れた材料特性を提供します。

水素ゲル製造のための超音波重合と分散

ヒドロゲルは、水や流体を大量に吸収することができる親水性の三次元ポリマーネットワークです。ヒドロゲルは異常な腫脹能力を示す。一般的なハイドゲルの構成要素には、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸ポリマー、カルボマー、多糖または多級親水性基を有するポリペプチド、およびコラーゲン、ゼラチンおよびフィブリンなどの天然タンパク質が含まれる。
いわゆるハイブリッドハイドロゲルは、タンパク質、ペプチド、またはナノ/微細構造などの様々な化学的、機能的、および形態学的に異なる材料で構成されています。
超音波分散液は、カーボンナノチューブ(CNT、MWCNT、SWCNT)、セルロースナノ結晶、キチンナノファイバー、二酸化チタン、銀ナノ粒子、タンパク質および他のミクロンまたはナノ構造などのナノ材料を水素化物のポリマーマトリックスに均質化する高効率で信頼性の高い技術として広く使用されています。これは、超音波処理は、並外れた資質を持つ高性能ヒドロゲルを生成するための主要なツールになります。

研究が示すもの – 超音波ハイドロゲル調製

まず、超音波処理は、ヒドロゲル形成中の重合および架橋反応を促進する。
第二に、超音波は、ヒドロゲルおよびナノ複合ヒドロゲルの製造のための信頼性の高い、効果的な分散技術として証明されています。

ヒドロゲルの超音波架橋と重合

超音波処理は、フリーラジカル生成を介してヒドロゲル合成中のポリマーネットワークの形成を支援します。激しい超音波は、高剪断力、分子剪断およびフリーラジカル形成を引き起こす音響キャビテーションを生成します。

Cass et al. (2010) いくつかの「アクリルヒドロゲルを調製した水溶性モノマーおよびマクロモノマーの超音波重合を介して調製した。超音波は、37°Cで開いたシステムでグリセロール、ソルビトールまたはグルコースの添加物を使用して粘性水性モノマーの溶解でラジカルを作成するために使用されました。 水溶性添加剤はヒドロゲルの生産に必須であり、グリセロールが最も効果的である。ヒドロゲルは、モノマー2-ヒドロキジエチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジメチサクリレート、デキストランメタクリレート、アクリル酸/エチレングリコールジメタクリレートおよびアクリルアミド/ビスアクリルアミドから調製した。[キャスら 2010]プローブ超音波処理器を用いた超音波アプリケーションは、水溶性ビニルモノマーの重合およびその後のヒドロゲルの調製に有効な方法であることが判明した。超音波開始重合は、化学開始者の不在時に急速に発生します。

超音波は、ポリマーやバイオポリマーのすべての種類と互換性があり、ナノ粒子、ナノ結晶やナノファイバーなどのナノ構造材料とハイブリッドヒドロゲルを強化することができます。種々のナノ材料を用いたヒドロゲルの補強は、ナノコンポジットハイドロゲルの物理化学的およびレオメカニカル特性を修正および制御することを可能にする。

ポリ(アクリルアミド共イタコン酸)の製造 – 超音波処理を使用したMWCNTハイドロゲル

Mohammadinezhadaら(2018)は、ポリ(アクリルアミド-コイタコン酸)と多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を含む超吸収性ヒドロゲル複合材料の製造に成功した。超音波は、ヒールシャー超音波装置で行われました UP200S.MWCNT比の増加に伴いヒドロゲルの安定性が増加し、MWCNTの疎水性の性質と架橋密度の増加に起因する可能性があります。また、MWCNT(10重量%)の存在下で、P(AAm-Co-IA)ヒドロゲルの保水容量(WRC)も増加した。本研究では、ポリマー表面上のカーボンナノチューブの均一分布に関して超音波の効果が優れていると評価された。MWCNTは、ポリマー構造に中断することなくそのままであった。さらに、得られたナノコンポジットの強度とその保水能力およびPb(II)のような他の可溶性物質の吸収が増加した。超音波処理は、開始剤を破り、上昇温度の下でポリマー鎖に優れた充填剤としてMWCNTを分散させた。
研究者たちは、これらの「反応条件は従来の方法では達成できず、均質で宿主への粒子の良好な分散は達成できない」と結論付けている。さらに、超音波処理プロセスはナノ粒子を単一粒子に分離し、攪拌はこれを行うことはできません。サイズ縮小のもう一つのメカニズムは、この照射が粒子のH結合を破壊する水素結合のような二次結合に対する強力な音響波の影響であり、その後、凝集粒子を解離し、-OHおよびアクセシビリティのような遊離吸熱基の数を増加させる。このように、この重要な出来事は、文献に適用される磁気攪拌のような他の方法よりも優れた方法として超音波処理プロセスを作ります。[モハマディネザダら、2018]

ヒドロゲル合成のための高性能超音波処理器

ヒールシャー超音波は、ヒドロゲルの合成のための高性能超音波装置を製造しています。中小型Rから&連続モードでの商業ハイドロゲル製造のための産業システムへのDとパイロット超音波装置、ヒールシャー超音波は、あなたのプロセス要件をカバーしています。
工業用超音波処理器は、信頼性の高い架橋反応と重合反応とナノ粒子の均一な分散を可能にする、非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7/365の操作で簡単に連続的に実行できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトロードが利用可能です。

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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：