Повољна производња хидрогела путем ултразвука

Соникација је веома ефикасна, поуздана и једноставна техника за припрему хидрогелова високих перформанси. Ови хидрогелови нуде одличне карактеристике материјала као што су капацитет апсорпције, вискоеластичност, механичка чврстоћа, модул компресије и функције самозалечења.

Ултразвучна полимеризација и дисперзија за производњу хидрогела

Хидрогелови су хидрофилне, тродимензионалне полимерне мреже које су у стању да апсорбују велике количине воде или течности. Хидрогелови показују изузетан капацитет бубрења. Уобичајени грађевински блокови хидрогелова укључују поливинил алкохол, полиетилен гликол, натријум полиакрилат, акрилатне полимере, карбомере, полисахариде или полипептиде са великим бројем хидрофилних група и природне протеине као што су колаген, желатин и фибрин.
Такозвани хибридни хидрогелови састоје се од различитих хемијски, функционално и морфолошки различитих материјала, као што су протеини, пептиди или нано-/микроструктуре.
Ултразвучна дисперзија се широко користи као високо ефикасна и поуздана техника за хомогенизацију наноматеријала као што су угљеничне наноцеви (ЦНТ, МВЦНТ, СВЦНТ), нано-кристали целулозе, хитин нановлакна, титанијум диоксид, наночестице сребра, протеини и други микрони или наноструктури у полимерну матрицу хидрогелова. Ово чини соникацију главним алатом за производњу хидрогелова високих перформанси са изванредним квалитетима.

Шта истраживања показују – Ултразвучна припрема хидрогела

Прво, ултразвук промовише полимеризацију и реакције умрежавања током формирања хидрогела.
Друго, ултразвук се показао као поуздана и ефикасна техника дисперзије за производњу хидрогелова и нанокомпозитних хидрогелова.

Ултразвучно унакрсно повезивање и полимеризација хидрогелова

Ултразвук помаже формирање полимерних мрежа током синтезе хидрогела путем стварања слободних радикала. Интензивни ултразвучни таласи стварају акустичну кавитацију која узрокује велике силе смицања, молекуларно смицање и стварање слободних радикала.

Цасс ет ал. (2010) припремили су неколико „акрилних хидрогелова припремљених ултразвучном полимеризацијом мономера и макромономера растворљивих у води. Ултразвук је коришћен за стварање иницијалних радикала у вискозним воденим растворима мономера коришћењем адитива глицерола, сорбитола или глукозе у отвореном систему на 37°Ц. Адитиви растворљиви у води били су неопходни за производњу хидрогела, при чему је глицерол најефикаснији. Хидрогелови су припремљени од мономера 2-хидроксиетил метакрилата, поли(етилен гликол) диметакрилата, декстран метакрилата, акрилне киселине/етилен гликол диметакрилата и акриламида/бис-акриламида. [Цасс ет ал. 2010] Утврђено је да је примена ултразвука коришћењем ултрасоникатора ефикасна метода за полимеризацију у води растворљивих винил мономера и накнадну припрему хидрогелова. Полимеризација иницирана ултразвуком се дешава брзо у одсуству хемијског иницијатора.
Комплетан протокол студије пронађите овде!
 

Прочитајте више о ултразвучној синтези нанокомпозитних хидрогелова и наногела!

Ултразвук је компатибилан са свим врстама полимера и биополимера и омогућава да се хибридни хидрогелови ојачају нано-структурираним материјалима као што су наночестице, нанокристали или нановлакна. Ојачавање хидрогелова различитим наноматеријалима омогућава модификацију и контролу физичко-хемијских и рео-механичких својстава нанокомпозитних хидрогелова, јер су микроструктуре кључни фактор за својства добијених материјала.

Израда поли(акриламид-ко-итаконске киселине) – МВЦНТ хидрогел користећи соникацију

Мохаммадинезхада и др. (2018) су успешно произвели суперапсорбујући хидрогел композит који садржи поли(акриламид-коитаконску киселину) и угљеничне наноцеви са више зидова (МВЦНТ). Ултразвук је изведен са Хиелсцхер ултразвучним уређајем УП200ССтабилност хидрогела се повећава са повећањем односа МВЦНТ, што се може приписати хидрофобној природи МВЦНТ-а, као и повећању густине умрежача. Капацитет задржавања воде (ВРЦ) хидрогела П(ААм-цо-ИА) је такође повећан у присуству МВЦНТ (10 теж%). У овој студији, ефекти ултразвучне обраде су оцењени као супериорнији у погледу равномерне дистрибуције угљеничних наноцеви на површини полимера. МВЦНТ су били нетакнути без икаквих прекида у полимерној структури. Додатно, повећана је чврстоћа добијеног нанокомпозита и његов капацитет задржавања воде и апсорпција других растворљивих материјала попут Пб (ИИ). Соникација је разбила иницијатор и распршила МВЦНТ као одлично пунило у полимерним ланцима под растућом температуром.
Истраживачи закључују да се ови „услови реакције не могу постићи конвенционалним методама, а хомогеност и добра дисперзија честица у домаћину се не могу постићи. Поред тога, соницатион процес раздваја наночестице у једну честицу, док мешање то не може учинити. Други механизам за смањење величине је ефекат снажних акустичних таласа на секундарне везе као што је водонична веза, при чему ово зрачење разбија Х-везу честица, и након тога, раставља агрегиране честице и повећава број слободних адсорптивних група као што су -ОХ и приступачност. Дакле, овај важан догађај чини процес соникације супериорним методом у односу на друге, попут магнетног мешања који се примењује у литератури. [Мохаммадинезхада ет ал., 2018]

Ултрасоникатори високих перформанси за синтезу хидрогела

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучну опрему високих перформанси за синтезу хидрогелова. Од малих и средњих Р&Д и пилот ултрасоникатори за индустријске системе за комерцијалну производњу хидрогела у континуираном режиму, Хиелсцхер Ултрасоницс има покривене ваше процесне захтеве.
Индустријски ултразвучни апарати могу да испоруче веома велике амплитуде, што омогућава поуздане реакције умрежавања и полимеризације и уједначену дисперзију нано честица. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету 24/7/365. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде.

Питајте нас данас за додатне техничке информације, цене и необавезујућу понуду. Наше дугогодишње искусно особље радо вас консултује!
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: