การผลิตไฮโดรเจลที่ได้เปรียบผ่านอัลตราโซนิก
Sonication เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงเชื่อถือได้และง่ายสําหรับการเตรียมไฮโดรเจลประสิทธิภาพสูง ไฮโดรเจลเหล่านี้มีคุณสมบัติของวัสดุที่ยอดเยี่ยม เช่น ความสามารถในการดูดซับ ความหนืด ความแข็งแรงเชิงกล โมดูลัสการบีบอัด และฟังก์ชันการรักษาตัวเอง
อัลตราโซนิกพอลิเมอไรเซชันและการกระจายตัวสําหรับการผลิตไฮโดรเจล
ไฮโดรเจลเป็นเครือข่ายพอลิเมอร์สามมิติที่ชอบน้ําซึ่งสามารถดูดซับน้ําหรือของเหลวในปริมาณมาก ไฮโดรเจลมีความสามารถในการบวมที่ไม่ธรรมดา ส่วนประกอบทั่วไปของไฮดรอกเจล ได้แก่ โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ โพลีเอทิลีนไกลคอล โซเดียมโพลีอะคริเลต โพลีเมอร์อะคริเลต คาร์โบเมอร์ โพลีแซ็กคาไรด์ หรือโพลีเปปไทด์ที่มีกลุ่มที่ชอบน้ําจํานวนมาก และโปรตีนจากธรรมชาติ เช่น คอลลาเจน เจลาติน และไฟบริน
ไฮโดรเจลไฮบริดที่เรียกว่าประกอบด้วยวัสดุที่แตกต่างกันทางเคมี การทํางาน และสัณฐานวิทยา เช่น โปรตีน เปปไทด์ หรือโครงสร้างนาโน / จุลภาค
การกระจายตัวของอัลตราโซนิกถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้ในการทําให้วัสดุนาโนเป็นเนื้อเดียวกันเช่นท่อนาโนคาร์บอน (CNTs, MWCNT, SWCNT), ผลึกนาโนเซลลูโลส, เส้นใยนาโนไคติน, ไทเทเนียมไดออกไซด์, อนุภาคนาโนเงิน, โปรตีนและโครงสร้างไมครอนหรือนาโนอื่น ๆ ในเมทริกซ์โพลีเมอร์ของไฮโดรเจล สิ่งนี้ทําให้ sonication เป็นเครื่องมือหลักในการผลิตไฮโดรเจลประสิทธิภาพสูงที่มีคุณภาพพิเศษ

เครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hdT ด้วยเครื่องปฏิกรณ์แก้วสําหรับการสังเคราะห์ไฮโดรเจล
สิ่งที่การวิจัยแสดงให้เห็น – การเตรียมไฮโดรเจลอัลตราโซนิก
ประการแรกอัลตราโซนิกส่งเสริมการเกิดพอลิเมอไรเซชันและปฏิกิริยาเชื่อมขวางระหว่างการสร้างไฮโดรเจล
ประการที่สองอัลตราโซนิกได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคนิคการกระจายตัวที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสําหรับการผลิตไฮโดรเจลและนาโนคอมโพสิตไฮโดรเจล
การเชื่อมขวางอัลตราโซนิกและพอลิเมอไรเซชันของไฮโดรเจล
อัลตราโซนิกช่วยในการสร้างเครือข่ายโพลีเมอร์ในระหว่างการสังเคราะห์ไฮโดรเจลผ่านการสร้างอนุมูลอิสระ คลื่นอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงทําให้เกิดโพรงอากาศอะคูสติกซึ่งทําให้เกิดแรงเฉือนสูงแรงเฉือนโมเลกุลและการก่อตัวของอนุมูลอิสระ
Cass et al. (2010) เตรียม "อะคริลิกไฮโดรเจลหลายตัวที่เตรียมผ่านการพอลิเมอไรเซชันอัลตราโซนิกของโมโนเมอร์และแมคโครโมโนเมอร์ที่ละลายน้ําได้ อัลตราซาวนด์ถูกนํามาใช้เพื่อสร้างอนุมูลเริ่มต้นในสารละลายโมโนเมอร์ในน้ําหนืดโดยใช้สารเติมแต่งกลีเซอรอลซอร์บิทอลหรือกลูโคสในระบบเปิดที่อุณหภูมิ 37°C สารเติมแต่งที่ละลายน้ําได้เป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการผลิตไฮโดรเจล กลีเซอรอลมีประสิทธิภาพมากที่สุด ไฮโดรเจลถูกเตรียมจากโมโนเมอร์ 2-hydroxyethyl methacrylate, poly (ethylene glycol) dimethacrylate, dextran methacrylate, acid acrylic / ethylene glycol dimethacrylate และ acrylamide / bis-acrylamide" [Cass et al. 2010] การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกโพรบพบว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสําหรับการพอลิเมอไรเซชันของไวนิลโมโนเมอร์ที่ละลายน้ําได้และการเตรียมไฮโดรเจลในภายหลัง พอลิเมอไรเซชันที่เริ่มต้นด้วยอัลตราโซนิกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในกรณีที่ไม่มีตัวริเริ่มทางเคมี
ค้นหาโปรโตคอลทั้งหมดของการศึกษาที่นี่!
- อนุภาคนาโน เช่น TiO2
- ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs)
- นาโนคริสตัลเซลลูโลส (CNC)
- เซลลูโลสนาโนไฟบริลส์
- หมากฝรั่ง เช่น แซนแทน, หมากฝรั่งเมล็ดปราชญ์
- โปรตีน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสังเคราะห์อัลตราโซนิกของไฮโดรเจลนาโนคอมโพสิตและนาโนเจล!

การสร้างไฮโดรเจลผ่านการเจลช่วยอัลตราโซนิกโดยใช้ เครื่องอัลตราโซนิก UP100H (การศึกษาและภาพยนตร์: Rutgeerts et al., 2019)

SEM ของโพลี (อะคริลาไมด์-โค-อิตาโคนิกกรดไฮโดรเจลที่มี MWCNTs MWCNTs ถูกกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก ยูพี 200 เอส.
การศึกษาและรูปภาพ: Mohammadinezhada et al., 2018
การผลิตโพลี (กรดอะคริลาไมด์-โค-อิตาโคนิก) – MWCNT ไฮโดรเจลโดยใช้ Sonication
Mohammadinezhada et al. (2018) ประสบความสําเร็จในการผลิตคอมโพสิตไฮโดรเจลดูดซับยิ่งยวดที่มีโพลี (กรดอะคริลาไมด์-โค-อิตาโคนิก) และท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (MWCNT) อัลตราโซนิกดําเนินการด้วยอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ยูพี 200 เอส. ความเสถียรของไฮโดรเจลเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วน MWCNTs ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจเกิดจากลักษณะที่ไม่ชอบน้ําของ MWCNTs รวมถึงการเพิ่มความหนาแน่นของตัวเชื่อมขวาง ความสามารถในการกักเก็บน้ํา (WRC) ของไฮโดรเจล P(AAm-co-IA) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันเมื่อมี MWCNT (10 wt%) ในการศึกษานี้ผลกระทบของอัลตราโซนิกได้รับการจัดอันดับที่เหนือกว่าในแง่ของการกระจายที่สม่ําเสมอของท่อนาโนคาร์บอนบนพื้นผิวโพลีเมอร์ MWCNTs ไม่บุบสลายโดยไม่มีการหยุดชะงักในโครงสร้างพอลิเมอร์ นอกจากนี้ ความแข็งแรงของนาโนคอมโพสิตที่ได้รับและความสามารถในการกักเก็บน้ํา และการดูดซึมวัสดุที่ละลายน้ําได้อื่นๆ เช่น Pb (II) ยังเพิ่มขึ้น Sonication ทําลายตัวเริ่มต้นและกระจาย MWCNTs เป็นสารตัวเติมที่ดีเยี่ยมในโซ่โพลีเมอร์ภายใต้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
นักวิจัยสรุปว่า "สภาวะปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่สามารถทําได้ด้วยวิธีการทั่วไป และไม่สามารถบรรลุความเป็นเนื้อเดียวกันและการกระจายตัวที่ดีของอนุภาคเข้าสู่โฮสต์ได้ นอกจากนี้กระบวนการ sonication แยกอนุภาคนาโนออกเป็นอนุภาคเดียวในขณะที่การกวนไม่สามารถทําเช่นนี้ได้ กลไกอีกประการหนึ่งสําหรับการลดขนาดคือผลกระทบของคลื่นเสียงที่ทรงพลังต่อพันธะทุติยภูมิเช่นพันธะไฮโดรเจนซึ่งการฉายรังสีนี้จะทําลายพันธะ H ของอนุภาคและต่อมาจะแยกอนุภาคที่รวมเข้าด้วยกันและเพิ่มจํานวนกลุ่มดูดซับอิสระเช่น -OH และการเข้าถึง ดังนั้นเหตุการณ์สําคัญนี้ทําให้กระบวนการ sonication เป็นวิธีที่เหนือกว่าวิธีอื่น ๆ เช่นการกวนด้วยแม่เหล็กที่ใช้ในวรรณกรรม" [Mohammadinezhada et al., 2018]
เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสังเคราะห์ไฮโดรเจล
Hielscher Ultrasonics ผลิตอุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสังเคราะห์ไฮโดรเจล จากขนาดเล็กและขนาดกลาง R&เครื่องอัลตราโซนิก D และนําร่องไปยังระบบอุตสาหกรรมสําหรับการผลิตไฮโดรเจลเชิงพาณิชย์ในโหมดต่อเนื่อง Hielscher Ultrasonics ครอบคลุมความต้องการในกระบวนการของคุณ
เครื่องอัลตราโซนิกเกรดอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมขวางและปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่เชื่อถือได้และการกระจายตัวของอนุภาคนาโนอย่างสม่ําเสมอ แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24/7/365 สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง
- ประสิทธิภาพสูง
- เทคโนโลยีล้ําสมัย
- ความน่าเชื่อถือ & กําลังกาย
- ชุด & แบบ อิน ไลน์
- สําหรับทุกโวลุ่ม
- ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ
- คุณสมบัติอัจฉริยะ (เช่น โปรโตคอลข้อมูล)
- CIP (ทําความสะอาดในสถานที่)
สอบถามข้อมูลทางเทคนิคเพิ่มเติม ราคา และใบเสนอราคาที่ไม่ผูกมัดกับเราวันนี้ พนักงานที่มีประสบการณ์มาอย่างยาวนานของเรายินดีที่จะให้คําปรึกษาคุณ!
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
---|---|---|
1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
ไฮโดรเจลใช้ทําอะไร?
ไฮโดรเจลถูกนํามาใช้ในหลายอุตสาหกรรมเช่นในเภสัชภัณฑ์สําหรับการส่งยา (เช่นการปล่อยยาตามเวลาทางปากทางหลอดเลือดดําการส่งยาเฉพาะที่หรือทางทวารหนัก) ยา (เช่นเป็นนั่งร้านในวิศวกรรมเนื้อเยื่อเต้านมเทียมวัสดุชีวกลศาสตร์ผ้าปิดแผล) ผลิตภัณฑ์เครื่องสําอางผลิตภัณฑ์ดูแล (เช่นคอนแทคเลนส์ผ้าอ้อมผ้าอนามัยอนามัย) การเกษตร (เช่นสําหรับสูตรยาฆ่าแมลงเม็ดสําหรับกักเก็บความชื้นในดินในพื้นที่แห้งแล้ง) การวิจัยวัสดุเป็นพอลิเมอร์ที่ใช้งานได้ (เช่น วัตถุระเบิดเจลน้ํา การห่อหุ้มจุดควอนตัม การผลิตไฟฟ้าทางอุณหพลศาสตร์) การแยกน้ําจากถ่านหิน หิมะเทียม วัตถุเจือปนอาหาร และผลิตภัณฑ์อื่นๆ (เช่น กาว)
การจําแนกประเภทของไฮโดรเจล
เมื่อทําการจําแนกประเภทของไฮโดรเจลขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพสามารถจําแนกได้ดังนี้:
- อสัณฐาน (ไม่ผลึก)
- กึ่งผลึก: ส่วนผสมที่ซับซ้อนของเฟสอสัณฐานและผลึก
- โปร่งแสง
เมื่อมุ่งเน้นไปที่องค์ประกอบของพอลิเมอร์ไฮโดรเจลสามารถจําแนกได้เป็นสามประเภทต่อไปนี้:
- ไฮโดรเจลโฮโมพอลิเมอร์
- ไฮโดรเจลโคพอลิเมอร์
- ไฮโดรเจลมัลติโพลิเมอร์ / ไฮโดรเจล IPN
ตามประเภทของการเชื่อมขวางไฮโดรเจลแบ่งออกเป็น:
- เครือข่ายเชื่อมขวางทางเคมี: ทางแยกถาวร
- เครือข่ายเชื่อมขวางทางกายภาพ: ทางแยกชั่วคราว
ลักษณะทางกายภาพนําไปสู่การจําแนกเป็น:
- เมตริกซ์
- หนัง
- ไมโครสเฟียร์
การจําแนกประเภทตามประจุไฟฟ้าเครือข่าย:
- โนไอออนิก (เป็นกลาง)
- ไอออนิก (รวมถึงประจุลบหรือประจองบวก)
- อิเล็กโทรไลต์แอมโฟเทอริก (Amphoolytic)
- Zwitterionic (โพลีเบทาอีน)
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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.