Hielscher Ultrasonics
We bespreken graag uw proces.
Bel ons: +49 3328 437-420
Mail ons: info@hielscher.com

Voordelige productie van hydrogel via ultrasoonbehandeling

Sonificatie is een zeer efficiënte, betrouwbare en eenvoudige techniek voor de bereiding van hoogwaardige hydrogels. Deze hydrogelen bieden uitstekende materiaaleigenschappen zoals absorptiecapaciteit, visco-elasticiteit, mechanische sterkte, compressiemodulus en zelfhelende functionaliteiten.

Ultrasone polymerisatie en dispersie voor de productie van hydrogels

Ultrasoon geluid wordt gebruikt om verknoping en polymerisatie te initiëren tijdens de productie van hydrogels. Ultrasone dispersie wordt gebruikt om nanodeeltjes in hydrogels te verdelen.Hydrogelen zijn hydrofiele, driedimensionale polymere netwerken die grote hoeveelheden water of vloeistoffen kunnen opnemen. Hydrogelen hebben een buitengewoon zwelvermogen. Veel voorkomende bouwstenen van hydrogels zijn polyvinylalcohol, polyethyleenglycol, natriumpolyacrylaat, acrylaatpolymeren, carbomeren, polysacchariden of polypeptiden met een hoog aantal hydrofiele groepen en natuurlijke eiwitten zoals collageen, gelatine en fibrine.
Zogenaamde hybride hydrogels bestaan uit verschillende chemisch, functioneel en morfologisch verschillende materialen, zoals eiwitten, peptiden of nano-/microstructuren.
Ultrasone dispersie wordt veel gebruikt als een zeer efficiënte en betrouwbare techniek om nanomaterialen zoals koolstofnanobuizen (CNT's, MWCNT's, SWCNT's), cellulosenanokristallen, chitine-nanovezels, titaniumdioxide, zilveren nanodeeltjes, eiwitten en andere micro- of nanostructuren in de polymere matrix van hydrogels te homogeniseren. Dit maakt sonicatie tot een belangrijk hulpmiddel om hoogwaardige hydrogels met buitengewone kwaliteiten te produceren.

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.




Ultrasone cavitatie bevordert de verknoping en polymerisatie tijdens de synthese van hydrogels. Ultrasone dispersie vergemakkelijkt de uniforme distributie van nanomaterialen voor hybride hydrogelfabricage.

Ultrasone UIP1000hdT met glazen reactor voor hydrogel synthese

Wat onderzoek aantoont – Ultrasone hydrogelbereiding

Ultrasoon gesynthetiseerde hydrogelcapsulesTen eerste bevordert ultrasoonbehandeling polymerisatie en verknopingsreacties tijdens hydrogelvorming.
Ten tweede is ultrasoon bewezen als betrouwbare en effectieve dispersietechniek voor de productie van hydrogels en nanocomposiethydrogels.

Ultrasone verknoping en polymerisatie van hydrogels

Ultrasoon geluid helpt bij de vorming van polymere netwerken tijdens de synthese van hydrogels door vrije radicalen te genereren. Intense ultrasone geluidsgolven genereren akoestische cavitatie die hoge schuifkrachten, moleculaire afschuiving en vorming van vrije radicalen veroorzaakt.

Cass et al. (2010) bereidden verschillende "acrylhydrogels werden bereid via ultrasone polymerisatie van in water oplosbare monomeren en macromonomeren. Ultrasoon geluid werd gebruikt om initiërende radicalen te creëren in viskeuze waterige monomeeroplossingen met de additieven glycerol, sorbitol of glucose in een open systeem bij 37°C. De in water oplosbare additieven waren essentieel voor de productie van hydrogels, waarbij glycerol het meest effectief was. Hydrogels werden bereid uit de monomeren 2-hydroxyethylmethacrylaat, poly(ethyleenglycol)dimethacrylaat, dextraanmethacrylaat, acrylzuur/ethyleenglycoldimethacrylaat en acrylamide/bis-acrylamide." [Cass et al. 2010] Ultrasone toepassing met behulp van een sonde-ultrasoneator bleek een effectieve methode te zijn voor de polymerisatie van in water oplosbare vinylmonomeren en de daaropvolgende bereiding van hydrogels. De ultrasoon geïnitieerde polymerisatie verloopt snel in afwezigheid van een chemische initiator.
Het volledige protocol van de studie vind je hier!
 

Ultrasoon dispergeren van pyrogeen kiezelzuur: De Hielscher ultrasone homogenisator UP400S dispergeert silicapoeder snel en efficiënt tot afzonderlijke nanodeeltjes.

Gefumeerd siliciumdioxide in water dispergeren met de UP400S

Video miniatuur

Ultrasone dispersie van

  • nanodeeltjes, bijvoorbeeld TiO2
  • koolstofnanobuizen (CNT's)
  • cellulose nanokristallen (CNC's)
  • cellulosenanofibrillen
  • gommen, bijvoorbeeld xanthaan, saliezaadpitmeel
  • eiwitten

Lees meer over ultrasone synthese van nanocomposiet hydrogels en nanogels!

Ultrasone dispersie van nanosilica: De Hielscher ultrasone homogenisator UP400St dispergeert silicanopartikels snel en efficiënt tot een uniforme nanodispersie.

Ultrasone dispersie van nanosilica met de ultrasoon UP400St

Video miniatuur

Hydrogelvorming via ultrasonisch-ondersteunde gelvorming met behulp van de ultrasone UP100H

Hydrogelvorming via ultrasonisch ondersteunde gelering met behulp van de ultrasoonapparaat UP100H
(Studie en film: Rutgeerts et al., 2019)

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.




Ultrasoonbehandeling is compatibel met alle soorten polymeren en biopolymeren en maakt het mogelijk om hybride hydrogels te versterken met nanogestructureerde materialen zoals nanodeeltjes, nanokristallen of nanovezels. Door hydrogels te versterken met verschillende nanomaterialen kunnen de fysisch-chemische en reomechanische eigenschappen van nanocomposiethydrogels worden gewijzigd en gecontroleerd, aangezien de microstructuren de sleutelfactor zijn voor de verkregen materiaaleigenschappen.

Ultrasoon produceren van hoogwaardige hydrogels met nanomaterialen

SEM van poly(acrylamide-co-itaconzuur hydrogel met MWCNTs. De MWCNTs werden ultrasoon gedispergeerd met behulp van de ultrasoonator UP200S.
studie en foto: Mohammadinezhada et al., 2018

Fabricage van poly(acrylamide-co-itaconzuur) – MWCNT Hydrogel met Sonicatie

Mohammadinezhada et al. (2018) produceerden met succes een superabsorberende hydrogelcomposiet met poly(acrylamide-co-itaconzuur) en meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs). Ultrasoon werd uitgevoerd met het Hielscher ultrasoonapparaat UP200SDe stabiliteit van de hydrogel nam toe met toenemende MWCNT-ratio's, wat kan worden toegeschreven aan de hydrofobe aard van de MWCNTs en de toename van de dichtheid van de crosslinker. De waterretentiecapaciteit (WRC) van de P(AAm-co-IA) hydrogel nam ook toe in aanwezigheid van de MWCNT (10 wt%). In deze studie werden de effecten van ultrasoonbehandeling als superieur beoordeeld met betrekking tot de uniforme verdeling van de koolstofnanobuizen op het polymeeroppervlak. De MWCNT's waren intact zonder enige onderbreking in de polymeerstructuur. Bovendien werden de sterkte van het verkregen nanocomposiet en het watervasthoudend vermogen en de absorptie van andere oplosbare materialen zoals Pb (II) verhoogd. Sonicatie brak de initiator en dispergeerde de MWCNTs als een uitstekende vulstof in de polymeerketens onder toenemende temperatuur.
De onderzoekers concluderen dat deze "reactieomstandigheden niet kunnen worden bereikt met conventionele methoden en dat de homogeniteit en goede dispersie van de deeltjes in de gastheer niet kunnen worden bereikt. Bovendien scheidt sonicatie de nanodeeltjes tot afzonderlijke deeltjes, terwijl roeren dit niet kan. Een ander mechanisme voor het verkleinen van de deeltjesgrootte is het effect van krachtige akoestische golven op de secundaire bindingen zoals waterstofbruggen. Door deze bestraling wordt de H-binding tussen de deeltjes verbroken, waarna de geaggregeerde deeltjes uiteenvallen en het aantal vrije adsorptieve groepen zoals -OH en toegankelijkheid toeneemt. Dit belangrijke gebeuren maakt het sonicatieproces dus tot een superieure methode boven andere methoden zoals magnetisch roeren die in de literatuur worden toegepast." [Mohammadinezhada et al., 2018]

Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor hydrogel synthese

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasoonapparatuur voor de synthese van hydrogels. Van kleine en middelgrote R&Van D- en pilot-ultrasoneersystemen tot industriële systemen voor commerciële hydrogelproductie in continubedrijf, Hielscher Ultrasonics heeft alles wat u nodig hebt voor uw proces.
Ultrasone systemen van industriële kwaliteit kunnen zeer hoge amplitudes leveren, die betrouwbare verknopings- en polymerisatiereacties en de uniforme dispersie van nanodeeltjes mogelijk maken. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7/365 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar.

Waarom Hielscher Ultrasonics?

  • hoog rendement
  • ultramoderne technologie
  • betrouwbaarheid & robuustheid
  • batch & inline
  • voor elk volume
  • intelligente software
  • slimme functies (bijv. dataprotocollering)
  • CIP (clean-in-place)

Vraag ons vandaag nog om aanvullende technische informatie, prijzen en een vrijblijvende offerte. Onze ervaren medewerkers staan u graag te woord!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Batchvolume Debiet Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml/min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L/min UIP2000hdT
10 tot 100 liter 2 tot 10 l/min UIP4000hdT
n.v.t. 10 tot 100 l/min UIP16000
n.v.t. groter cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag het ons!

Meer informatie aanvragen

Gebruik het onderstaande formulier om meer informatie aan te vragen over ultrasone processors, toepassingen en prijzen. We bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze privacybeleid.




De Hielscher SonoStation maakt het sonificeren van middelgrote batches met behulp van een flowcelreactor eenvoudig.
De compacte SonoStation combineert een 38-liter geagiteerde tank met een instelbare progressieve holtepomp die tot 3 liter per minuut kan toevoeren aan één of twee ultrasone flowcelreactoren.

Ultrasoon mengstation - SonoStation met 2 x 2000 Watt homogenisatoren

Video miniatuur

Ultrasone high-shear homogenisatoren worden gebruikt in laboratorium-, test- en industriële processen.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.



Wetenswaardigheden

Waar worden hydrogels voor gebruikt?

Hydrogelen worden in veel industrieën gebruikt, zoals in de farmaceutische industrie voor het toedienen van medicijnen (bijv. time-released, orale, intraveneuze, topische of rectale toediening), de geneeskunde (bijv. als steigers in weefselmanipulatie, borstimplantaten, biomechanisch materiaal, wondverbanden), cosmetische producten, verzorgingsproducten (bijv. contactlenzen, luiers, maandverband), landbouw (bijv. voor pesticideformules, korrels om bodemvocht vast te houden in dorre gebieden), materiaalonderzoek als functionele polymeren (bijv. watergel-explosieven, inkapseling van kwantumstippen, thermodynamische elektriciteitsopwekking), kolenontwatering, kunstmatige sneeuw, voedseladditieven en andere producten (bijv, lijm).

Classificatie van hydrogels

Bij de classificatie van hydrogels op basis van hun fysieke structuur kunnen ze als volgt worden ingedeeld:

  • amorf (niet-kristallijn)
  • semikristallijn: Een complex mengsel van amorfe en kristallijne fasen.
  • kristallijn

Wanneer we ons richten op de polymere samenstelling, kunnen hydrogels ook worden ingedeeld in de volgende drie categorieën:

  • homopolymere hydrogels
  • copolymere hydrogels
  • multipolymere hydrogels / IPN-hydrogels

Op basis van het type crosslinking worden hydrogels ingedeeld in:

  • chemisch vernette netwerken: permanente verbindingen
  • fysiek verknoopte netwerken: transiënte knooppunten

Fysieke verschijning leidt tot classificatie in:

  • matrix
  • film
  • microsfeer

Classificatie op basis van de elektrische lading van het netwerk:

  • niet-ionisch (neutraal)
  • ionisch (inclusief anionisch of kationisch)
  • amfotere elektrolyt (amfolytisch)
  • zwitterionisch (polybetaïnen)

Literatuur / Referenties


Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van laboratorium- tot industrieel formaat.

Hoogwaardige ultrasone klank! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum, van de compacte ultrasoonmachine voor laboratoria tot bench-top units tot volledig industriële ultrasone systemen.

We bespreken graag uw proces.

Laten we contact opnemen.