Výhodná výroba hydrogélu prostredníctvom ultrazvukom
Ultrazvukom je vysoko účinná, spoľahlivá a jednoduchá technika pre prípravu vysoko výkonných hydrogél. Tieto hydrogély ponúkajú vynikajúce vlastnosti materiálu, ako sú absorpčné kapacity, viskoelasasticita, mechanická pevnosť, kompresný modul a samoliečebné funkcie.
Ultrazvukový polymerizácia a disperzia pre výrobu hydrogélu
Hydrogély sú hydrofilné trojrozmerné polymérne siete, ktoré sú schopné absorbovať veľké množstvo vody alebo kvapalín. Hydrogély vykazujú mimoriadnu opuchnú kapacitu. Bežné stavebné kamene hydrgelov zahŕňajú polyvinylalkohol, polyetylénglykol, polyakrylát sodný, akrylátové polyméry, karboméry, polysacharidy alebo polypeptidy s vysokým počtom hydrofilných skupín a prírodné bielkoviny, ako je kolagén, želatína a fibrín.
Takzvané hybridné hydrogély pozostávajú z rôznych chemicky, funkčne a morfologicky odlišných materiálov, ako sú bielkoviny, peptidy alebo nano- / mikroštruktúry.
Ultrazvukový disperzie je široko používaný ako vysoko efektívna a spoľahlivá technika na homogenizáciu nano-materiálov, ako sú uhlíkové nanotrubice (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), celulózové nano-kryštály, chitínové nanovlákna, oxid titaničitý, nanočastice striebra, bielkoviny a iné mikróny- alebo nanoštruktúry do polymérnej matrice hydrogélov. To robí ultrazvukom hlavným nástrojom na výrobu vysokovýkonných hydrogél s mimoriadnymi vlastnosťami.
Ultrasonicator UIP1000hdT so skleneným reaktorom na syntézu hydrogélu
Čo ukazuje výskum – Ultrazvukový hydrogél príprava
Po prvé, ultrazvukom podporuje polymerizáciu a skrížené reakcie počas tvorby hydrogélu.
Po druhé, ultrazvukom bolo preukázané ako spoľahlivé a účinné disperzné techniky pre výrobu hydrogély a nanokompozitných hydrogél.
Ultrazvukové krížové prepojenie a polymerizácia hydrogél
Ultrazvukom pomáha pri tvorbe polymérnych sietí počas syntézy hydrogélu prostredníctvom tvorby voľných radikálov. Intenzívne ultrazvukové vlny vytvárajú akustickú kavitáciu, ktorá spôsobuje vysoké strihacie sily, molekulárne strihanie a tvorbu voľných radikálov.
Cass et al. (2010) pripravil niekoľko "akrylových hydrogél boli pripravené prostredníctvom ultrazvukovej polymerizácie vo vode rozpustných monomérov a makromonomérov. Ultrazvuk bol použitý na vytvorenie iniciácie radikálov vo viskóznych vodných monomérnych rozpusteniach pomocou prísad glycerolu, sorbitolu alebo glukózy v otvorenom systéme pri teplote 37 °C. Prísady rozpustné vo vode boli nevyhnutné pre výrobu hydrogélu, glycerol bol najúčinnejší. Hydrogély boli pripravené z monomérov 2-hydroxyetylmetakrylátu, poly(etylénglykolu) dimetalylátu, dextránmetakrylátu, kyseliny akrylovej/etylénglykol-dimetalylátu a akrylamidu/bis-akrylamidu." [Cass a kol. 2010] Ultrazvuková aplikácia pomocou ultrazvukom sondy sa zistilo, že je účinnou metódou pre polymerizáciu vo vode rozpustných vinylových monomérov a následnú prípravu hydrogél. Rozpúšťadle iniciovaná polymerizácia sa vyskytuje rýchlo v neprítomnosti chemického iniciátora.
- nanočastice, napr.2
- uhlíkové nanotrubice (CNT)
- celulózové nanokryštály (CNC)
- celulózové nanofibrily
- ďasná, napr.
- Bielkoviny
SEM hydrogélu kyseliny poly(akrylamid-ko-itakónovej) obsahujúceho MWCNTs. MWCNTs boli rozpúšťadle rozptýlené pomocou ultrasonicator UP200S,
štúdie a obraz: Mohammadinezhada et al., 2018
Výroba kyseliny poly(akrylamid-ko-itakónovej) – MWCNT Hydrogél pomocou ultrazvukom
Mohammadinezhada et al. (2018) úspešne vyrobil superabsorbentný hydrogélový kompozit obsahujúci poly(kyselinu akrylamid-ko-itakónovú) a viacstenné uhlíkové nanotrubice (MWCNTs). Ultrazvukom bol vykonaný s Hielscher ultrazvukové zariadenie UP200S. Stabilita hydrogélu sa zvýšila so zvyšujúcimi sa pomermi MWCNT, čo možno pripísať hydrofóbnemu charakteru MWCNT, ako aj zvýšeniu hustoty prekríženia. Kapacita zadržiavania vody (WRC) hydrogélu P(AAm-co-IA) sa tiež zvýšila za prítomnosti MWCNT (10 wt%). V tejto štúdii boli účinky ultrazvukom hodnotené lepšie, pokiaľ ide o jednotnú distribúciu uhlíkových nanotrubíc na povrchu polyméru. MWCNT boli neporušené bez prerušenia polymérnej štruktúry. Okrem toho sa zvýšila pevnosť získaného nanokompozitu a jeho kapacita zadržiavania vody a absorpcia iných rozpustných materiálov, ako je Pb (II). Ultrazvukom zlomil iniciátor a rozptýlil MWCNTs ako vynikajúce výplň v polymérnych reťazcov pri zvyšujúce sa teplote.
Výskumníci dospeli k záveru, že tieto "reakčné podmienky nemožno dosiahnuť konvenčnými metódami a homogenitu a dobrú disperziu častíc do hostiteľa nie je možné dosiahnuť. Okrem toho, ultrazvukom proces oddeliť nanočastice do jednej častice, zatiaľ čo miešanie nemôže urobiť. Ďalším mechanizmom na zníženie veľkosti je účinok silných akustických vĺn na sekundárne väzby, ako je lepenie vodíka, ktoré toto ožarovanie preruší H-lepenie častíc a následne disociuje agregované častice a zvyšuje počet voľných adsorpčných skupín, ako je -OH a dostupnosť. Preto, to dôležité deje robí ultrazvukom proces ako vynikajúca metóda ako ostatné ako magnetické miešanie aplikované v literatúre." [Mohammadinezhada et al., 2018]
Vysokovýkonné ultrasonicators pre syntézu hydrogélu
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia pre syntézu hydrogél. Od malých a stredných rozmerov R&D a pilot ultrasonicators na priemyselné systémy pre komerčné výroby hydrogélu v nepretržitom režime, Hielscher Ultrasonics má vaše požiadavky na proces pokryté.
Priemyselná trieda ultrasonicators môže dodať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré umožňujú spoľahlivé zosieťovanie a polymerizačné reakcie a jednotnú disperziu nano častíc. Amplitúdy až do 200 μm môžu byť ľahko nepretržite bežať v prevádzke 24/7/365. Pre ešte vyššie amplitúdy, prispôsobené ultrazvukové sonotród sú k dispozícii.
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- Spoľahlivosť & Robustnosť
- Dávkové & Inline
- pre akýkoľvek objem
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. protokolovanie údajov)
- CIP (čisté miesto)
Požiadajte nás ešte dnes o doplňujúce technické informácie, ceny a nekompromisný citát. Náš dlhoročný skúsený personál sa s vami rád poradí!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
| Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 02 až 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.
Fakty stojí za to vedieť
Na čo sa Hydrogels používa?
Hydrogély sa používajú v mnohých odvetviach, ako napríklad vo farmaceute na dodávku liekov (napr. časová, perorálna, intravenózna, topická alebo rektálna dodávka liekov), medicína (napr. lešenia v tkanivovom inžinierstve, prsné implantáty, biomechanický materiál, obväzy na rany), kozmetické výrobky, výrobky na starostlivosť (napr. kontaktné šošovky, plienky, hygienické obrúsky), poľnohospodárstvo (napr. pre prípravky na výrobu pesticídov, granule na držanie pôdnej vlhkosti v suchých oblastiach), materiálový výskum ako polymérne funkcie (napr. výbušniny s vodným gélom) , zapuzdrenie kvantových bodov, termodynamická výroba elektrickej energie), odvladzovanie uhlia, umelé zasnežovanie, potravinárske prídavné látky a iné výrobky (napr. lepidlo).
Klasifikácia hydrogél
Ak sa klasifikácia hydrogél vyrába v závislosti od ich fyzikálnej štruktúry, môže sa klasifikovať takto:
- amorfný (nekryštalický)
- semikryštalický: komplexná zmes amorfnej a kryštalickej fázy
- Kryštalický
Ak sa hydrogély zameriavajú na polymérne zloženie, možno ich zaradiť aj do týchto troch kategórií:
- homopolymémické hydrogély
- kopolymémické hydrogély
- multipolymové hydrogély / IPN hydrogély
Na základe typu zoskruženia sa hydrogély klasifikujú do:
- chemicky prepojené siete: trvalé križovatky
- fyzicky prepojené siete: prechodné križovatky
Fyzický vzhľad vedie ku klasifikácii do:
- Matice
- film
- mikrosféra
Klasifikácia založená na sieťovom elektrickom náboji:
- neiónové (neutrálne)
- iónové (vrátane aniónových alebo kiónových)
- amfoterický elektrolyt (amfolytický)
- zwitterionic (polybetaines)
Literatúra/referencie</2>
- Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Džavád, Hamedreza (2018): Syntéza poly(akrylamid-ko-itakónovej kyseliny)/MWCNT superabsorbentného hydrogélového nanokompozitu pomocou ultrazvukom asistovanej techniky: Správanie opuchu a adsorpčná kapacita Pb (II). Ultrazvukom Sonochemistry zv. 49, 2018. 1-12.
- Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natália P.; Hughes Tim (2010): Príprava hydrogélov ultrazvukovou polymerizáciou. Ultrazvukom Sonochemistry Zväzok 17, vydanie 2, február 2010. 326-332.
- Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Kukuričný škrob modifikovaný kyselinou ako netoxický, jednorazový hydrogél-polymérny elektrolyt v superkondenzátoroch. Aplikovaná fyzika A, 125(7), 474.
- Butylina, Svetlana; Geng, Šiť; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Celulózové nanokompozitné hydrogély: Od formulácie k materiálnym vlastnostiam. Hranice v chémii, zv. 8, 655, 2020.
- Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robustná škálovateľná syntéza derivátu bis-močoviny tvoriaceho tixotropné a cytokompatibilné supramolekulárne hydrogély. Chemická komunikácia 51, 2019.
- Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Fyzikálno-chemické a rezomechanické vlastnosti oxidu titaničitého vystužené šalviovou semenovou gumou nanohybrid hydrogélom. Medzinárodný časopis biologických makromolekúl zv. 118, časť A, 2018. 661-670.
Vysokovýkonné ultrazvukom! Produktový rad Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatoru cez stolové jednotky až po plnoindustriálne ultrazvukové systémy.