초음파를 통한 유리한 하이드로겔 생산

초음파 처리는 고성능 하이드로겔 제조를 위한 매우 효과적이고 신뢰할 수 있으며 간단한 기술입니다. 이 하이드로겔은 흡수 능력, 점탄성, 기계적 강도, 압축 계수 및 자가 치유 기능과 같은 우수한 재료 특성을 제공합니다.

하이드로겔 생산을 위한 초음파 중합 및 분산

하이드로겔은 많은 양의 물이나 유체를 흡수할 수 있는 친수성 3차원 고분자 네트워크입니다. 하이드로겔은 놀라운 팽창 능력을 나타냅니다. 하이드겔의 일반적인 구성 요소에는 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 소듐 폴리아크릴레이트, 아크릴레이트 폴리머, 카보머, 친수성이 높은 다당류 또는 폴리펩티드, 콜라겐, 젤라틴 및 피브린과 같은 천연 단백질이 포함됩니다.
소위 하이브리드 하이드로겔은 단백질, 펩타이드 또는 나노/미세 구조와 같은 화학적, 기능적, 형태학적으로 구별되는 다양한 물질로 구성됩니다.
초음파 분산은 탄소 나노 튜브 (CNT, MWCNT, SWCNT), 셀룰로오스 나노 결정, 키틴 나노 섬유, 이산화 티타늄,은 나노 입자, 단백질 및 기타 미크론 또는 나노 구조와 같은 나노 물질을 균질화하기 위해 매우 효율적이고 신뢰할 수있는 기술로 널리 사용됩니다. 따라서 초음파 처리는 탁월한 품질을 가진 고성능 하이드로 겔을 생산하는 주요 도구입니다.

연구 결과 – 초음파 하이드로겔 준비

첫째, 초음파는 하이드로겔 형성 중 중합 및 가교 반응을 촉진합니다.
둘째, 초음파는 하이드로 겔 및 나노 복합 하이드로 겔 생산을위한 신뢰할 수 있고 효과적인 분산 기술로 입증되었습니다.

하이드로겔의 초음파 가교 및 중합

초음파는 자유 라디칼 생성을 통해 하이드로겔 합성 중 고분자 네트워크 형성을 돕습니다. 강렬한 초음파는 높은 전단력, 분자 전단 및 자유 라디칼 형성을 유발하는 음향 캐비테이션을 생성합니다.

Cass et al. (2010) prepared several “acrylic hydrogels were prepared via ultrasonic polymerization of water soluble monomers and macromonomers. Ultrasound was used to create initiating radicals in viscous aqueous monomer soluions using the additives glycerol, sorbitol or glucose in an open system at 37°C. The water soluble additives were essential for the hydrogel production, glycerol being the most effective. Hydrogels were prepared from the monomers 2-hydroxyethyl methacrylate, poly(ethylene glycol) dimethacrylate, dextran methacrylate, acrylic acid/ethylene glycol dimethacrylate and acrylamide/bis-acrylamide.” [Cass et al. 2010] Ultrasound application using a probe ultrasonicator was found to be an effective method for the polymerization of water soluble vinyl monomers and the subsequent preparation of hydrogels. The ultrasonically initiated polymerization occurs rapidly in the absence of a chemical initiator.
여기에서 연구의 전체 프로토콜을 찾으십시오!
 

나노복합 하이드로겔 및 나노겔의 초음파 합성에 대해 자세히 알아보십시오!

초음파는 모든 종류의 폴리머 및 생체 고분자와 호환되며 나노 입자, 나노 결정 또는 나노 섬유와 같은 나노 구조 재료로 하이브리드 하이드로 겔을 강화할 수 있습니다. 다양한 나노 물질로 하이드로겔을 강화하면 미세 구조가 얻어진 재료 특성의 핵심 요소이기 때문에 나노 복합 하이드로겔의 물리화학적 및 유변학적 특성을 수정하고 제어할 수 있습니다.

Poly(acrylamide-co-itaconic acid) 제조 – 초음파 처리를 사용하는 MWCNT 하이드로겔

Mohammadinezhada et al. (2018)은 폴리(아크릴아미드-코이타콘산) 및 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 포함하는 초흡수성 하이드로겔 복합체를 성공적으로 생산했습니다. 초음파는 Hielscher 초음파 장치로 수행되었습니다 업200S. 하이드로겔의 안정성은 MWCNTs 비율이 증가함에 따라 증가했으며, 이는 MWCNT의 소수성 특성과 가교제 밀도의 증가에 기인할 수 있습니다. P(AAm-co-IA) 하이드로겔의 수분 보유력(WRC)도 MWCNT(10wt%)의 존재 하에서 증가하였다. 이 연구에서, 초음파의 효과는 고분자 표면에 대한 탄소 나노 튜브의 균일 한 분포와 관련하여 우수한 것으로 평가되었습니다. MWCNT는 고분자 구조의 중단 없이 온전했습니다. 또한, 얻어진 나노복합체의 강도와 이의 수분 보유 능력 및 Pb(II)와 같은 다른 용해성 물질의 흡수가 증가하였다. 초음파 처리는 개시제를 파괴하고 MWCNT를 온도 상승 하에서 폴리머 사슬의 우수한 충전제로 분산시켰다.
The researchers conclude that these “reaction conditions cannot be achieved through conventional methods, and the homogeneity and good-dispersion of particles into the host cannot be achieved. In addition, sonication process separate nanoparticles into single particle, while stirring cannot do this. Another mechanism for the size reduction is the effect of powerful acoustic waves on the secondary bonds like hydrogen bonding which this irradiation breaks the H-bonding of particles, and subsequently, dissociates the aggregated particles and increase the number of free adsorptive groups like -OH and accessibility. Thus, this important happening makes sonication process as a superior method over the others like magnetic stirring applied in the literatures.” [Mohammadinezhada et al., 2018]

하이드로겔 합성을 위한 고성능 초음파발생기

Hielscher 초음파는 하이드로 겔 합성을위한 고성능 초음파 장비를 제조합니다. 중소형 R에서&연속 모드에서 상업용 하이드로 겔 제조를위한 산업 시스템에 대한 D 및 파일럿 초음파, Hielscher 초음파는 귀하의 공정 요구 사항을 다룹니다.
산업용 초음파는 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있으므로 신뢰할 수있는 가교 및 중합 반응과 나노 입자의 균일 한 분산이 가능합니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7/365 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다.

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아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.