Prodhimi i favorshëm i hidrogelit nëpërmjet ultrazërit
Sonication është një teknikë shumë efikase, e besueshme dhe e thjeshtë për përgatitjen e hidrogeleve me performancë të lartë. Këto hidrogela ofrojnë veti të shkëlqyera të materialit si kapacitetet absorbuese, viskoelasticiteti, forca mekanike, moduli i ngjeshjes dhe funksionet e vetë-shërimit.
Polimerizimi dhe shpërndarje tejzanor për prodhimin e hidrogelit
Hidrogelet janë rrjete polimerike hidrofile, tredimensionale që janë në gjendje të thithin sasi të mëdha uji ose lëngjesh. Hidrogelet shfaqin një kapacitet të jashtëzakonshëm fryrjeje. Blloqet e zakonshme të ndërtimit të hidrogeleve përfshijnë alkoolin polivinil, polietilen glikolin, poliakrilatin e natriumit, polimeret akrilate, karbomerët, polisakaridet ose polipeptidet me një numër të madh grupesh hidrofile dhe proteinat natyrore si kolagjeni, xhelatina dhe fibrina.
Të ashtuquajturat hidrogele hibride përbëhen nga materiale të ndryshme kimikisht, funksionale dhe morfologjikisht të dallueshme, të tilla si proteina, peptide ose nano-/mikrostruktura.
Dispersioni tejzanor përdoret gjerësisht si një teknikë shumë efikase dhe e besueshme për homogjenizimin e nano-materialeve të tilla si nanotubat e karbonit (CNT, MWCNT, SWCNTs), nano-kristalet celuloze, nanofibrat e kitinës, dioksidi i titanit, nanogrimcat e argjendit, proteinat ose mikrostrukturat e tjera. në matricën polimerike të hidrogeleve. Kjo e bën sonikacionin një mjet kryesor për të prodhuar hidrogel me performancë të lartë me cilësi të jashtëzakonshme.
Ultrasonikator UIP1000hdT me reaktor qelqi për sintezën e hidrogelit
Çfarë tregojnë hulumtimet – Përgatitja me hidrogel me ultratinguj
Së pari, ultratingulli nxit polimerizimin dhe reaksionet e ndërlidhjes gjatë formimit të hidrogelit.
Së dyti, ultratingulli është provuar si teknikë e besueshme dhe efektive e dispersionit për prodhimin e hidrogeleve dhe hidrogeleve nanokompozite.
Ndërlidhja me ultratinguj dhe polimerizimi i hidrogeleve
Ultratingulli ndihmon në formimin e rrjeteve polimerike gjatë sintezës së hidrogelit nëpërmjet gjenerimit të radikalëve të lirë. Valët intensive të ultrazërit gjenerojnë kavitacion akustik i cili shkakton forca me prerje të lartë, prerje molekulare dhe formim të radikaleve të lira.
Cass et al. (2010) përgatiti disa "hidrogele akrilike u përgatitën nëpërmjet polimerizimit tejzanor të monomereve dhe makromonomeve të tretshëm në ujë. Ultratingulli u përdor për të krijuar radikale iniciuese në solucione monomere ujore viskoze duke përdorur aditivët glicerinë, sorbitol ose glukozë në një sistem të hapur në 37°C. Aditivët e tretshëm në ujë ishin thelbësorë për prodhimin e hidrogelit, glicerina ishte më efektive. Hidrogelet u përgatitën nga monomerët 2-hidroksietil metakrilat, poli(etilen glikol) dimetakrilat, dekstran metakrilat, acid akrilik/etilen glikol dimetakrilat dhe akrilamid/bis-akrilamid. [Cass et al. 2010] Aplikimi me ultratinguj duke përdorur një ultrasonikator me sondë u zbulua se ishte një metodë efektive për polimerizimin e monomereve të vinileve të tretshme në ujë dhe përgatitjen e mëvonshme të hidrogeleve. Polimerizimi i inicuar me ultratinguj ndodh me shpejtësi në mungesë të një iniciatori kimik.
Protokollin e plotë të studimit e gjeni këtu!
- nanogrimca, p.sh. TiO2
- nanotubat e karbonit (CNTs)
- Nanokristalet e celulozës (CNC)
- nanofibrile celuloze
- mishrat, p.sh. xanthan, çamçakëz e farës së sherebelës
- proteinat
Lexoni më shumë rreth sintezës tejzanor të hidrogeleve dhe nanogeleve nanokompozite!
Formimi i hidrogelit nëpërmjet xhelimit të asistuar me ultratinguj duke përdorur ultrasonikator UP100H (Studimi dhe filmi: Rutgeerts et al., 2019)
SEM e hidrogelit poli(akrilamid-ko-itakonik të acidit që përmban MWCNT. MWCNT-të u shpërndanë në mënyrë tejzanor duke përdorur ultrasonikatorin UP200S.
studimi dhe fotografia: Mohammadinezhada et al., 2018
Fabrikimi i poli (akrilamid-ko-itakonik acid) – MWCNT Hidrogel duke përdorur Sonication
Mohammadinezhada etj. (2018) prodhoi me sukses një përbërje hidrogeli superabsorbues që përmban poli(akrilamid-acid ko-itakonik) dhe nanotuba karboni me shumë mure (MWCNTs). Ekzaminimi me ultratinguj u krye me aparatin tejzanor Hielscher UP200SStabiliteti i hidrogelit u rrit me rritjen e raporteve të MWCNT-ve, gjë që mund t'i atribuohet natyrës hidrofobike të MWCNT-ve si dhe rritjes së densitetit të ndërlidhjes. Kapaciteti i mbajtjes së ujit (WRC) i hidrogelit P(AAm-co-IA) u rrit gjithashtu në prani të MWCNT (10 wt%). Në këtë studim, efektet e ultrazërit u vlerësuan si superiore në lidhje me shpërndarjen uniforme të nanotubave të karbonit në sipërfaqen e polimerit. MWCNT-të ishin të paprekura pa asnjë ndërprerje në strukturën polimerike. Për më tepër, forca e nanokompozitit të marrë dhe kapaciteti i tij i mbajtjes së ujit dhe thithja e materialeve të tjera të tretshme si Pb (II) u rritën. Sonication theu iniciatorin dhe shpërndau MWCNT-të si një mbushës i shkëlqyer në zinxhirët e polimerit nën temperaturën në rritje.
Studiuesit arrijnë në përfundimin se këto “kushte reagimi nuk mund të arrihen përmes metodave konvencionale, dhe homogjeniteti dhe shpërndarja e mirë e grimcave në strehë nuk mund të arrihet. Për më tepër, procesi i sonikacionit i ndan nanogrimcat në grimca të vetme, ndërsa përzierja nuk mund ta bëjë këtë. Një mekanizëm tjetër për zvogëlimin e përmasave është efekti i valëve të fuqishme akustike në lidhjet dytësore si lidhja e hidrogjenit, të cilat ky rrezatim thyen lidhjen H të grimcave, dhe më pas, shkëput grimcat e grumbulluara dhe rrit numrin e grupeve të lira adsorbuese si -OH dhe aksesueshmërisë. Kështu, kjo ndodhi e rëndësishme e bën procesin e sonikimit si një metodë superiore ndaj të tjerave si përzierja magnetike e aplikuar në literaturë. [Mohammadinezhada et al., 2018]
Ultrasonikë me performancë të lartë për sintezën e hidrogelit
Hielscher Ultrasonics prodhon pajisje ultrasonike me performancë të lartë për sintezën e hidrogeleve. Nga madhësia e vogël dhe e mesme R&D dhe pilot ultrasonikë për sistemet industriale për prodhimin komercial të hidrogelit në mënyrë të vazhdueshme, Hielscher Ultrasonics ka të mbuluar kërkesat tuaja të procesit.
Ultrasonikët e shkallës industriale mund të japin amplituda shumë të larta, të cilat lejojnë reaksione të besueshme të ndërlidhjes dhe polimerizimit dhe shpërndarjen uniforme të grimcave nano. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionimin 24/7/365. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara.
- efikasitet të lartë
- teknologjinë më të fundit
- besueshmëria & qëndrueshmëri
- grumbull & ne rresht
- për çdo vëllim
- softuer inteligjent
- veçoritë inteligjente (p.sh. protokollimi i të dhënave)
- CIP (i pastër në vend)
Na pyesni sot për informacione teknike shtesë, çmime dhe një kuotim jo të përkushtuar. Stafi ynë me përvojë të gjatë është i lumtur t'ju këshillojë!
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
SonoStation kompakt kombinon një rezervuar të trazuar 38 litra me një pompë zgavër progresive të rregullueshme që mund të ushqejë 3 litra në minutë në një ose dy reaktorë qelizash me rrjedhje tejzanor.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikimeve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Fakte që ia vlen të dihen
Për çfarë përdoren hidrogelet?
Hidrogelet përdoren në shumë industri si p.sh. në farmaceutikë për shpërndarjen e barnave (p.sh. lëshimi në kohë, dorëzimi oral, intravenoz, topikal ose rektal), mjekësi (p.sh. si skela në inxhinierinë e indeve, implantet e gjirit, materialet biomekanike, veshjet e plagëve), kozmetike produkte, produkte kujdesi (p.sh. lente kontakti, pelena, peceta higjienike), bujqësi (p.sh. për formulime pesticidesh, granula për mbajtjen e lagështisë së tokës në zona të thata), kërkime materiale si polimere funksionale (p.sh. eksplozivë me xhel uji, kapsulim pikash kuantike, energji elektrike termodinamike gjenerimi), heqja e ujit të qymyrit, bora artificiale, aditivët ushqimorë dhe produkte të tjera (p.sh. ngjitësi).
Klasifikimi i hidrogeleve
Kur bëhet klasifikimi i hidrogeleve në varësi të strukturës fizike të tyre, mund të klasifikohet si më poshtë:
- amorf (jo kristalor)
- gjysmëkristaline: Një përzierje komplekse e fazave amorfe dhe kristalore
- kristalore
Kur fokusohen në përbërjen polimerike, hidrogelet mund të klasifikohen gjithashtu në tre kategoritë e mëposhtme:
- hidrogelet homopolimere
- hidrogelet kopolimere
- hidrogelet multipolimerike / hidrogelet IPN
Bazuar në llojin e lidhjes, hidrogelet ndahen në:
- Rrjetet e ndërlidhura kimikisht: kryqëzimet e përhershme
- rrjete të ndërlidhura fizikisht: kryqëzime kalimtare
Pamja fizike çon në klasifikimin në:
- matricë
- film
- mikrosferë
Klasifikimi i bazuar në ngarkesën elektrike të rrjetit:
- jojonike (neutrale)
- jonike (duke përfshirë anionike ose kationike)
- elektrolit amfoterik (amfolitik)
- zwiterionike (polibetaine)
Literatura / Referencat
- Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Javadian, Hamedreza (2018): Synthesis of poly(acrylamide-co-itaconic acid)/MWCNTs superabsorbent hydrogel nanocomposite by ultrasound-assisted technique: Swelling behavior and Pb (II) adsorption capacity. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 49, 2018. 1-12.
- Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natalie P.; Hughes Tim (2010): Preparation of hydrogels via ultrasonic polymerization. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 2, February 2010. 326-332.
- Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Printable acid-modified corn starch as non-toxic, disposable hydrogel-polymer electrolyte in supercapacitors. Applied Physics A, 125(7), 474.
- Butylina, Svetlana; Geng, Shiyu; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Cellulose Nanocomposite Hydrogels: From Formulation to Material Properties. Frontiers in Chemistry, Vol. 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): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019.
- Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Physicochemical and rheo-mechanical properties of titanium dioxide reinforced sage seed gum nanohybrid hydrogel. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 118, Part A, 2018. 661-670.
Ultratinguj me performancë të lartë! Gama e produkteve të Hielscher mbulon spektrin e plotë nga ultrasonicatori kompakt i laboratorit mbi njësitë e tavolinës deri te sistemet tejzanore plotësisht industriale.