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.

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.

Prečítajte si viac o ultrazvukovej syntéze nanokompozitných hydrogélov a nanogélov!

Ultrazvukom je kompatibilný so všetkými druhmi polymérov a biopolymérov a umožňuje posilniť hybridné hydrogély nano-štruktúrované materiály, ako sú nanočastice, nanokryštály alebo nanofibres. Výstužné hydrogély s rôznymi nanomateriálmi umožňujú modifikovať a kontrolovať fyzikálno-chemické a reomechanické vlastnosti nanokompozitných hydrogél, pretože mikroštruktúry sú kľúčovým faktorom pre získané vlastnosti materiálu.

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.

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: