Выгодное производство гидрогеля с помощью ультразвука

Ультразвуковая обработка является высокоэффективной, надежной и простой методикой получения высокоэффективных гидрогелей. Эти гидрогели обладают превосходными свойствами материала, такими как абсорбционная способность, вязкоупругость, механическая прочность, модуль сжатия и функции самовосстановления.

Ультразвуковая полимеризация и диспергирование для производства гидрогеля

Гидрогели представляют собой гидрофильные трехмерные полимерные сети, которые способны поглощать большое количество воды или жидкости. Гидрогели обладают необычайной способностью к набуханию. К распространенным строительным блокам гидрогелей относятся поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, полиакрилат натрия, акрилатные полимеры, карбомеры, полисахариды или полипептиды с большим количеством гидрофильных групп, а также натуральные белки, такие как коллаген, желатин и фибрин.
Так называемые гибридные гидрогели состоят из различных химически, функционально и морфологически различных материалов, таких как белки, пептиды или нано-? микроструктуры.
Ультразвуковая дисперсия широко используется в качестве высокоэффективного и надежного метода гомогенизации наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки (УНТ, МВКНТ, ОУНТ), нанокристаллы целлюлозы, хитиновые нановолокна, диоксид титана, наночастицы серебра, белки и другие микро- или наноструктуры, в полимерную матрицу гидрогелей. Это делает ультразвук основным инструментом для производства высокоэффективных гидрогелей с исключительными качествами.

Что показывают исследования – Ультразвуковой гидрогелевый препарат

Во-первых, ультразвуковое излучение способствует полимеризации и реакциям сшивания при образовании гидрогеля.
Во-вторых, ультразвуковая технология доказала свою надежность и эффективность в качестве метода диспергирования для производства гидрогелей и нанокомпозитных гидрогелей.

Ультразвуковая сшивка и полимеризация гидрогелей

Ультразвуковое исследование способствует образованию полимерных сетей во время синтеза гидрогеля путем генерации свободных радикалов. Интенсивные ультразвуковые волны вызывают акустическую кавитацию, которая вызывает высокие силы сдвига, молекулярный сдвиг и образование свободных радикалов.

Cass et al. (2010) подготовили несколько “Акриловые гидрогели получали методом ультразвуковой полимеризации водорастворимых мономеров и макромономеров. Ультразвук использовали для создания инициирующих радикалов в вязких водных растворах мономеров с использованием добавок глицерина, сорбита или глюкозы в открытой системе при 37°С. Водорастворимые добавки были необходимы для производства гидрогеля, наиболее эффективными из которых оказался глицерин. Гидрогели получали из мономеров 2-гидроксиэтилметакрилата, полиэтиленгликоль) диметакрилата, декстрана метакрилата, акриловой кислоты/этиленгликоля диметакрилата и акриламида/бис-акриламида.” [Cass et al. 2010] Установлено, что применение ультразвука с помощью зондового ультразвука является эффективным методом полимеризации водорастворимых виниловых мономеров и последующего получения гидрогелей. Полимеризация, инициируемая ультразвуком, происходит быстро в отсутствие химического инициатора.
С полным протоколом исследования можно ознакомиться здесь!
 

Узнайте больше об ультразвуковом синтезе нанокомпозитных гидрогелей и наногелей!

Ультразвуковая технология совместима со всеми видами полимеров и биополимеров и позволяет упрочнять гибридные гидрогели наноструктурированными материалами, такими как наночастицы, нанокристаллы или нановолокна. Армирование гидрогелей различными наноматериалами позволяет модифицировать и контролировать физико-химические и реомеханические свойства нанокомпозитных гидрогелей, так как микроструктуры являются ключевым фактором для свойств получаемого материала.

Производство поли(акриламид-ко-итаконовой кислоты) – MWCNT Гидрогель с использованием ультразвука

Mohammadinezhada et al. (2018) успешно изготовили суперабсорбирующий гидрогелевый композит, содержащий поли(акриламид-ко-итаконовую кислоту) и многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT). Ультразвуковое исследование проводилось с помощью ультразвукового аппарата Hielscher УП200С. Стабильность гидрогеля увеличивалась с увеличением соотношения ЖМТ, что можно объяснить гидрофобной природой ЖМТ, а также увеличением плотности сшивающих агентов. Водоудерживающая способность (WRC) гидрогеля P(AAm-co-IA) также увеличивалась в присутствии MWCNT (10 мас.%). В этом исследовании эффекты ультразвука были оценены как превосходные в отношении равномерного распределения углеродных нанотрубок на поверхности полимера. СВМТ были неповрежденными без каких-либо нарушений в полимерной структуре. Кроме того, были увеличены прочность полученного нанокомпозита и его водоудерживающая способность, а также абсорбция других растворимых материалов, таких как Pb (II). Ультразвуковая обработка разрушала инициатор и диспергировала ЖМТ в качестве отличного наполнителя в полимерных цепях при повышении температуры.
Исследователи приходят к выводу, что эти “Условия реакции не могут быть достигнуты обычными методами, а однородность и хорошая диспергация частиц в хозяине не могут быть достигнуты. Кроме того, процесс ультразвука разделяет наночастицы на одну частицу, в то время как перемешивание не может этого сделать. Другим механизмом уменьшения размеров является воздействие мощных акустических волн на вторичные связи типа водородных связей, при этом облучение разрывает H-связь частиц, а впоследствии, диссоциирует агрегированные частицы и увеличивает количество свободных адсорбционных групп, таких как -OH и доступность. Таким образом, это важное событие делает процесс ультразвуковой обработки более совершенным методом по сравнению с другими, такими как магнитное перемешивание, применяемое в литературе.” [Мохаммадинежада и др., 2018]

Высокоэффективные ультразвуковые аппараты для синтеза гидрогеля

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительное ультразвуковое оборудование для синтеза гидрогелей. От малых и средних R&D и пилотные ультразвуковые аппараты для промышленных систем для коммерческого производства гидрогеля в непрерывном режиме, Hielscher Ultrasonics удовлетворит ваши технологические требования.
Промышленные ультразвуковые аппараты могут обеспечивать очень высокие амплитуды, которые обеспечивают надежные реакции сшивания и полимеризации, а также равномерное диспергирование наночастиц. Амплитуды до 200 μм могут быть легко непрерывно запущены в режиме 24/7/365. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды.

Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной технической информации, цен и ни к чему не обязывающего предложения. Наш многолетний опытный персонал будет рад проконсультировать вас!
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: