Producție de hidrogel avantajoasă prin ultrasonication

Sonicare este o tehnică extrem de eficace, fiabile și simple pentru prepararea hidrogelurilor de înaltă performanță. Aceste hidrogeluri oferă proprietăți excelente ale materialelor, ar fi capacitățile de absorbție, vâscoelasticitatea, rezistența mecanică, modulul de compresie și funcționalitățile de auto-vindecare.

Polimerizare cu ultrasunete și dispersie pentru producția de hidrogel

Ultrasonication is used to initiate cross-linking and polymerization during hydrogel production. Ultrasonic dispersion is used to distribute nanoparticles in hydrogels.Hidrogelurile sunt rețele polimerice hidrofile, tridimensionale, capabile să absoarbă cantități mari de apă sau fluide. Hidrogelurile prezintă o capacitate extraordinară de umflare. Blocurile comune ale hidrgelurilor includ alcool polivinil, polietilenglicol, poliacrilat de sodiu, polimeri acrilat, carbomeri, polizaharide sau polipeptide cu un număr mare de grupuri hidrofile, și proteine naturale, ar fi colagen, gelatină și fibrină.
Așa-numitele hidrogeluri hibride constau din diverse materiale distincte din punct de vedere chimic, funcțional și morfologic, ar fi proteinele, peptidele sau nano- / microstructurile.
Dispersia cu ultrasunete este utilizat pe scară largă ca o tehnică extrem de eficientă și fiabilă pentru a omogeniza nano-materiale, ar fi nanotuburi de carbon (CNT, MWCNTs, SWCNTs), nano-cristale de celuloză, nanofibre de chitină, dioxid de titan, nanoparticule de argint, proteine și alte microni- sau nanostructuri în matricea polimerică a hidrogelurilor. Acest lucru face sonicare un instrument principal pentru a produce hidrogeluri de înaltă performanță cu calități extraordinare.

Cerere de informatie





Ultrasonic cavitation promotes the cross-linking and polymerization during hydrogel synthesis. Ultrasonic dispersion facilitates the uniform distribution of nanomaterials for hybrid hydrogel fabrication.

Ultrasonicator UIP1000hdT cu reactor de sticlă pentru sinteza hidrogelului

Ce arată cercetarea – Pregătirea hidrogel cu ultrasunete

În primul rând, ultrasonication promovează polimerizare și reacții de legătură încrucișată în timpul formării hidrogelului.
În al doilea rând, ultrasonication a fost dovedit ca tehnica de dispersie fiabile și eficiente pentru producția de hidrogeluri și nanocompozite hidrogeluri.

Ultrasonic Cross-Linking și polimerizare de Hydrogels

Sonicare ajută la formarea de rețele polimerice în timpul sintezei hidrogel prin generarea de radicali liberi. Undele cu ultrasunete intense generează cavitație acustică care cauzează forțe de forfecare ridicată, forfecare moleculară și formarea radicalilor liberi.

Cass et al. (2010) pregătit mai multe "hidrogels acrilic au fost pregătite prin polimerizare cu ultrasunete de monomeri solubili în apă și macromonomeri. Ultrasunetele au fost utilizate pentru a crea radicali inițiați în monoluioni apoși vâscoși folosind aditivii glicerol, sorbitol sau glucoză într-un sistem deschis la 37°C. Aditivii solubili în apă au fost esențiali pentru producția de hidrogel, glicerol fiind cel mai eficient. Hidrogelurile au fost preparate din monomeri 2-hidroxietil metacrilat, dimetacrilat poli(etilenglicol), metacrilat de dextran, acid acrilic/etilenglicol dimetacrilat și acrilamidă/bis-acrilamidă." [Cass et al. 2010] Aplicarea cu ultrasunete folosind o sondă ultrasonicator sa dovedit a fi o metodă eficientă pentru polimerizarea monomeri de vinil solubil în apă și pregătirea ulterioară a hidrogels. Polimerizarea inițiată cu ultrasunete are loc rapid în absența unui inițiator chimic.

Ultrasonic Dispersion of Nano-Silica

Dispersia cu ultrasunete a

  • nanoparticule, de exemplu TiO2
  • nanotuburi de carbon (CNTS)
  • nanocristale de celuloză (CCN)
  • nanofibrile de celuloză
  • gingii, de exemplu xanthan, gumă de semințe de salvie
  • Proteine
Ultrasonic nano-dispersion with the ultrasonicator UP400St


Hydrogel formation via ultrasonically-assisted gelation using the ultrasonicator UP100H

Formarea de hidrogel prin gelare asistată cu ultrasunete folosind ultrasonizator UP100H

Cerere de informatie





Ultrasonication este compatibil cu toate tipurile de polimeri și biopolimeri și permite consolidarea hidrogels hibrid cu materiale nano-structurate, ar fi nanoparticule, nanocristale sau nanofibre. Consolidarea hidrogelurilor cu diverse nanomateriale permite modificarea și controlul proprietăților fizico-chimice și reo-mecanice ale hidrogelurilor nanocompozite, deoarece microstructurile sunt factorul cheie pentru proprietățile materialelor obținute.

Ultrasonication is applied to produce high-performance hydrogels containing nano-materials

SEM de poli (hidrogel de acid acrilamidă-co-icaconic care conține MWCNTs. MWCNTs au fost dispersate ultrasonically folosind ultrasonicator UP200S.
studiu și imagine: Mohammadinezhada et al., 2018

Fabricarea poli (acid acrilamidă-co-icaconic) – MWCNT Hydrogel folosind Sonicare

Mohammadinezhada et al. (2018) a produs cu succes un compozit de hidrogel superabsorbant care conține poli (acid acrilamidă-co-icaconic) și nanotuburi de carbon cu mai multe pereți (MWCNT). Ultrasonication a fost efectuată cu dispozitivul cu ultrasunete Hielscher UP200S. Stabilitatea hidrogelului a crescut odată cu creșterea ratelor MWCNT, care ar putea fi atribuite naturii hidrofobe a MWCNT, precum și creșterii densității de legături încrucișate. Capacitatea de retenție a apei (WRC) a hidrogelului P(AAm-co-IA) a fost, de asemenea, crescută în prezența MWCNT (10 wt%). În acest studiu, efectele ultrasonication au fost evaluate superioare în ceea ce privește distribuția uniformă a nanotuburilor de carbon pe suprafața polimerului. MWCNT-urile erau intacte fără întrerupere a structurii polimerice. În plus, rezistența nanocompozitului obținut și capacitatea sa de retenție a apei și absorbția altor materiale solubile, ar fi Pb (II) au fost crescute. Sonicare rupt inițiatorul și dispersate MWCNTs ca o umplere excelent în lanțurile de polimeri sub temperatura în creștere.
Cercetătorii concluzionează că aceste "condiții de reacție nu pot fi atinse prin metode convenționale, iar omogenitatea și buna dispersie a particulelor în gazdă nu pot fi atinse. În plus, procesul de sonicare separă nanoparticulele într-o singură particulă, în timp ce agitarea nu poate face acest lucru. Un alt mecanism de reducere a dimensiunii este efectul undelor acustice puternice asupra legăturilor secundare, ar fi lipirea hidrogenului, care această iradiere rupe legătura H a particulelor și, ulterior, disociază particulele agregate și crește numărul de grupuri adsorbtive gratuite precum -OH și accesibilitatea. Astfel, acest lucru important face ca procesul de sonicare ca o metodă superioară față de celelalte ca agitare magnetică aplicate în literaturi." [Mohammadinezhada et al., 2018]

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru Sinteza Hidrogel

Hielscher Ultrasonics produce echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță pentru sinteza hidrogelurilor. De la mici și mijlocii R&D și pilot ultrasonicators la sisteme industriale pentru fabricarea hidrogel comerciale în modul continuu, Hielscher Ultrasonics are cerințele de proces acoperite.
Ultrasonicators industriale de grad poate oferi amplitudini foarte mari, care permit reacții fiabile de legătură încrucișată și polimerizare și dispersia uniformă a nanoparticulelor. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționarea 24/7/365. Pentru amplitudini chiar mai mare, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.

De ce Hielscher Ultrasonics?

  • Eficiență ridicată
  • Tehnologie de ultimă generație
  • fiabilitate & robusteţe
  • lot & in linie
  • pentru orice volum
  • software inteligent
  • caracteristici inteligente (de exemplu, protocolarea datelor)
  • CIP (curat pe loc)

Adresați-vă astăzi pentru informații tehnice suplimentare, prețuri și o cotație fără scop. Personalul nostru cu experiență de lungă durată este bucuros să vă consulte!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe



Ce trebuie să știți

Pentru ce se utilizează Hydrogels?

Hidrogelurile sunt utilizate în multe industrii, ar fi în industria farmaceutică, pentru livrare de medicamente eliberate în timp, pe cale orală, intravenoasă, topică sau rectală), medicamente (de exemplu, ca schele în ingineria țesuturilor, implanturi mamare, materiale biomecanice, pansamente pentru răni), produse cosmetice, produse de îngrijire (de exemplu, lentile de contact, scutece, șervețele sanitare), agricultură (de exemplu, pentru formulări de pesticide, granule pentru menținerea umidității solului în zonele aride), cercetare a materialelor ca polimeri funcționali (de exemplu, explozivi cu gel de apă , încapsularea punctelor cuantice, generarea de energie electrică termodinamică), deshidratarea cărbunelui, zăpada artificială, aditivii alimentari și alte produse (de exemplu, adeziv).

Clasificarea hidrogelurilor

În cazul în care clasificarea hidrogelurilor se face în funcție de structura lor fizică, pot fi clasificate după urmează:

  • amorfă (necristalină)
  • semicristalin: Un amestec complex de faze amorfe și cristaline
  • cristalin

Atunci când se concentrează pe compoziția polimerică, hidrogelurile pot fi, de asemenea, clasificate în următoarele trei categorii:

  • hidrogeluri homopolimerice
  • hidrogeluri copolimerice
  • hidrogeluri multipolimerice / hidrogeluri IPN

În funcție de tipul de legătură încrucișată, hidrogelurile sunt clasificate în:

  • rețele legate chimic încrucișat: joncțiuni permanente
  • rețele legate fizic: joncțiuni tranzitorii

Aspectul fizic duce la clasificarea în:

  • Matrice
  • film
  • microsferă

Clasificarebazată pe sarcina electrică a rețelei:

  • neionic (neutru)
  • ionic (inclusiv anionic sau cationic)
  • electrolit amfoteric (ampholytic)
  • zwitterionic (polibetaines)

Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Ultrasonice de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități banc-top la sisteme ultrasonice full-industriale.