ჰიდროგელების ეფექტიანი წარმოება ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით

ულტრაბგერითი დამუშავება არის მაღალი ეფექტურობის, სანდო და მარტივი ტექნიკა მაღალი წარმადობის ჰიდროგელების მოსამზადებლად. ეს ჰიდროგელები ავლენენ შესანიშნავ მასალურ თვისებებს, როგორიცაა შთანთქმის უნარი, ვისკოელასტიურობა, მექანიკური სიმტკიცე, კუმშვის მოდული და თვითაღდგენის ფუნქციები.

ულტრაბგერითი პოლიმერიზაცია და დისპერგირება ჰიდროგელების წარმოებისთვის

ჰიდროგელები არის ჰიდროფილური, სამგანზომილებიანი პოლიმერული ქსელები, რომლებსაც შეუძლიათ დიდი რაოდენობით წყლის ან სითხეების შთანთქმა. ჰიდროგელები ავლენენ გაჯირჯვების განსაკუთრებულ უნარს. ჰიდროგელების გავრცელებული შემადგენელი კომპონენტებია პოლივინილის სპირტი, პოლიეთილენგლიკოლი, ნატრიუმის პოლიაკრილატი, აკრილატის პოლიმერები, კარბომერები, ჰიდროფილური ჯგუფების დიდი რაოდენობის შემცველი პოლისაქარიდები ან პოლიპეპტიდები და ბუნებრივი ცილები, როგორიცაა კოლაგენი, ჟელატინი და ფიბრინი.
ეგრეთ წოდებული ჰიბრიდული ჰიდროგელები შედგება ქიმიურად, ფუნქციურად და მორფოლოგიურად განსხვავებული სხვადასხვა მასალისგან, როგორიცაა ცილები, პეპტიდები ან ნანო- / მიკროსტრუქტურები.
ულტრაბგერითი დისპერგირება ფართოდ გამოიყენება, როგორც მაღალეფექტური და სანდო ტექნიკა ნანომასალების, როგორიცაა ნახშირბადის ნანომილაკები (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), ცელულოზის ნანოკრისტალები, ქიტინის ნანოფიბრები, ტიტანის დიოქსიდი, ვერცხლის ნანონაწილაკები, ცილები და სხვა მიკრო- ან ნანოსტრუქტურები, ჰიდროგელების პოლიმერულ მატრიცაში ჰომოგენიზაციისთვის. ეს ულტრაბგერით დამუშავებას აქცევს განსაკუთრებული თვისებების მქონე მაღალი წარმადობის ჰიდროგელების წარმოების მთავარ ინსტრუმენტად.

რას აჩვენებს კვლევა – ჰიდროგელების ულტრაბგერითი მომზადება

პირველ რიგში, ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს პოლიმერიზაციისა და გაჯვარედინების რეაქციებს ჰიდროგელების ფორმირების დროს.
მეორეც, ულტრაბგერითი დამუშავება დადასტურდა, როგორც სანდო და ეფექტური დისპერგირების ტექნიკა ჰიდროგელების და ნანოკომპოზიტური ჰიდროგელების წარმოებისთვის.

ჰიდროგელების ულტრაბგერითი გაჯვარედინება და პოლიმერიზაცია

ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს პოლიმერული ქსელების ფორმირებას ჰიდროგელების სინთეზის დროს თავისუფალი რადიკალების გენერაციის გზით. ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები წარმოქმნის აკუსტიკურ კავიტაციას, რაც იწვევს ძლიერ ძვრის ძალებს, მოლეკულურ ძვრას და თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნას.

Cass et al. (2010) მოამზადეს რამდენიმე აკრილის ჰიდროგელი: „აკრილის ჰიდროგელები მომზადდა წყალში ხსნადი მონომერებისა და მაკრომონომერების ულტრაბგერითი პოლიმერიზაციის გზით. ულტრაბგერა გამოიყენებოდა პოლიმერიზაციის მაინიცირებელი რადიკალების შესაქმნელად მონომერების ბლანტ წყალხსნარებში, გლიცეროლის, სორბიტოლის ან გლუკოზის დანამატებად გამოყენებით, ღია სისტემაში 37°C-ზე. წყალში ხსნადი დანამატები აუცილებელი იყო ჰიდროგელების წარმოებისთვის, მათგან ყველაზე ეფექტური გლიცეროლი იყო. ჰიდროგელები მომზადდა შემდეგი მონომერებისგან: 2-ჰიდროქსიეთილმეთაკრილატი, პოლი(ეთილენგლიკოლის) დიმეთაკრილატი, დექსტრანის მეთაკრილატი, აკრილის მჟავა/ეთილენგლიკოლის დიმეთაკრილატი და აკრილამიდი/ბის-აკრილამიდი.“ [Cass et al. 2010] ულტრაბგერის გამოყენება ზონდური ულტრაბგერითი აპარატით აღმოჩნდა ეფექტური მეთოდი წყალში ხსნადი ვინილის მონომერების პოლიმერიზაციისთვის და შემდგომ ჰიდროგელების მომზადებისთვის. ულტრაბგერით ინიცირებული პოლიმერიზაცია მიმდინარეობს სწრაფად ქიმიური ინიციატორის არარსებობის პირობებში.
იპოვეთ კვლევის სრული პროტოკოლი აქ!
 

პიროგენული სილიციუმის დიოქსიდის ულტრაბგერითი დისპერგირება: Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი UP400S სწრაფად და ეფექტიანად შლის სილიციუმის დიოქსიდის ფხვნილის აგლომერატებს და ცალკეული ნანონაწილაკების დისპერსიას წარმოქმნის.

გაიგეთ მეტი ნანოკომპოზიტური ჰიდროგელების და ნანოგელების ულტრაბგერითი სინთეზის შესახებ!

ულტრაბგერითი დამუშავება თავსებადია პოლიმერების და ბიოპოლიმერების ყველა სახესთან და საშუალებას იძლევა გაძლიერდეს ჰიბრიდული ჰიდროგელები ნანოსტრუქტურული მასალებით, როგორიცაა ნანონაწილაკები, ნანოკრისტალები ან ნანოფიბრები. ჰიდროგელების გაძლიერება სხვადასხვა ნანომასალებით საშუალებას იძლევა შეიცვალოს და კონტროლდებოდეს ნანოკომპოზიტური ჰიდროგელების ფიზიკურ-ქიმიური და რეოლოგიურ-მექანიკური თვისებები, რადგან მიკროსტრუქტურები არის გადამწყვეტი ფაქტორი მიღებული მასალის თვისებებისთვის.

პოლი(აკრილამიდ-კო-იტაკონის მჟავა) – MWCNT ჰიდროგელის წარმოება ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით

Mohammadinezhada et al. (2018) წარმატებით მიიღეს სუპერაბსორბციული ჰიდროგელური კომპოზიტი, რომელიც შეიცავდა პოლი(აკრილამიდ-კო-იტაკონის მჟავას) და მრავალკედოვან ნახშირბადის ნანომილაკებს (MWCNT-ებს). ულტრაბგერითი დამუშავება განხორციელდა Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობით UP200S. ჰიდროგელის სტაბილურობა იზრდებოდა MWCNT-ების თანაფარდობის მატებასთან ერთად, რაც შესაძლოა განპირობებული იყოს MWCNT-ების ჰიდროფობური ბუნებით, ასევე შემაკავშირებელი აგენტის სიმკვრივის მატებით. P(AAm-co-IA) ჰიდროგელის წყლის შეკავების უნარი (WRC) ასევე გაიზარდა MWCNT-ების (10 wt%) არსებობის პირობებში. ამ კვლევაში ულტრაბგერითი დამუშავების ეფექტები შეფასდა როგორც უპირატესი პოლიმერის ზედაპირზე ნახშირბადის ნანომილაკების ერთგვაროვანი განაწილების თვალსაზრისით. MWCNT-ები დაუზიანებელი დარჩა, პოლიმერულ სტრუქტურაში რაიმე დარღვევის გარეშე. გარდა ამისა, გაიზარდა მიღებული ნანოკომპოზიტის სიმტკიცე, მისი წყლის შეკავების უნარი და სხვა ხსნადი მასალების, როგორიცაა Pb (II), შთანთქმა. ულტრაბგერითმა დამუშავებამ დაშალა ინიციატორი და ტემპერატურის მატების პირობებში პოლიმერულ ჯაჭვებში დაადისპერგირა MWCNT-ები, როგორც შესანიშნავი შემავსებელი.
მკვლევრები ასკვნიან, რომ ეს „რეაქციის პირობები ვერ მიიღწევა ტრადიციული მეთოდებით და ვერ მიიღწევა მატრიცაში ნაწილაკების ერთგვაროვნება და კარგი დისპერგირება. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავების პროცესი აცალკევებს ნანონაწილაკებს, რასაც მორევა ვერ ახერხებს. ზომის შემცირების კიდევ ერთი მექანიზმია ძლიერი აკუსტიკური ტალღების ზემოქმედება მეორეულ ბმებზე, როგორიცაა წყალბადური ბმები: ეს გამოსხივება არღვევს ნაწილაკების წყალბადურ ბმებს, რის შედეგადაც იშლება ნაწილაკების აგრეგატები და იზრდება თავისუფალი ადსორბციული ჯგუფების, როგორიცაა -OH, რაოდენობა და ხელმისაწვდომობა. ამრიგად, ეს მნიშვნელოვანი მოვლენა ულტრაბგერით დამუშავებას უპირატეს მეთოდად აქცევს სხვა მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა ლიტერატურაში გამოყენებული მაგნიტური მორევა.“ [Mohammadinezhada et al., 2018]

მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერითი აპარატები ჰიდროგელის სინთეზისთვის

Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერით მოწყობილობებს ჰიდროგელების სინთეზისთვის. მცირე და საშუალო ზომის R&D და საპილოტე ულტრაბგერითი აპარატებიდან დაწყებული, უწყვეტ რეჟიმში ჰიდროგელების კომერციული წარმოებისთვის განკუთვნილი სამრეწველო სისტემებით დამთავრებული, Hielscher Ultrasonics აკმაყოფილებს თქვენი პროცესის მოთხოვნებს.
სამრეწველო კლასის ულტრაბგერით აპარატებს შეუძლია ძალიან მაღალი ამპლიტუდების უზრუნველყოფა, რაც ჯვარედინი შეკავშირებისა და პოლიმერიზაციის რეაქციების საიმედოდ წარმართვისა და ნანონაწილაკების ერთგვაროვანი დისპერგირების საშუალებას იძლევა. 200µm-მდე ამპლიტუდებით უწყვეტი მუშაობა მარტივად არის შესაძლებელი 24/7/365 რეჟიმში. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია ინდივიდუალურად დამზადებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.

მოგვწერეთ დღესვე დამატებითი ტექნიკური ინფორმაციის, ფასებისა და ვალდებულების გარეშე კომერციული შეთავაზების მისაღებად. ჩვენი მრავალწლიანი გამოცდილების მქონე პერსონალი სიამოვნებით გაგიწევთ კონსულტაციას!
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების დამუშავების სავარაუდო წარმადობის შესახებ:

Hielscher SonoStation ამარტივებს საშუალო მოცულობის პარტიების ულტრაბგერით დამუშავებას გამდინარე უჯრედის რეაქტორის გამოყენებით. კომპაქტური SonoStation აერთიანებს 38 ლიტრის მოცულობის სარევიან ავზსა და რეგულირებად ექსცენტრულ ხრახნულ ტუმბოს, რომელსაც შეუძლია წუთში 3 ლიტრამდე სითხის მიწოდება ერთ ან ორ ულტრაბგერით გამდინარე უჯრედის რეაქტორში.