Вигідне виробництво гідрогелю за допомогою ультразвуку
Ультразвукова обробка - високоефективна, надійна і проста техніка для приготування високопродуктивних гідрогелю. Ці гідрогели пропонують відмінні матеріальні властивості, такі як абсорбційні можливості, в'язкість, механічна міцність, модуль стиснення та самовідновлювальні функції.
Ультразвукова полімеризація та дисперсія для виробництва гідрогелю
Гідрогелі - це гідрофільні, тривимірні полімерні мережі, які здатні поглинати велику кількість води або рідин. Гідрогелі виявляють надзвичайну здатність до набряків. До загальних будівельних блоків гідргель відносяться полівініловий спирт, поліетиленкгліколь, поліакрилат натрію, акрилові полімери, карбомери, полісахариди або поліпептиди з великою кількістю гідрофільних груп, а також натуральні білки, такі як колаген, желатин і фібрин.
Так звані гібридні гідрогели складаються з різних хімічно, функціонально і морфологічно окремих матеріалів, таких як білки, пептиди або нано- / мікроструктури.
Ультразвукова дисперсія широко використовується як високоефективна і надійна техніка для гомогенізації наноматеріалів, таких як вуглецеві нанотрубки (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), целюлозні нано-кристали, хітинові нановолокни, діоксид титану, наночастинки срібла, білки та інші мікрон- або наноструктури в полімерну матрицю гідрогелів. Це робить ультразвукову обробку основним інструментом для виробництва високоелектроенерних гідрогелю з надзвичайними якостями.
Ультразвуковий пристрій UIP1000hdT зі скляним реактором для синтезу гідрогелю
Що показують дослідження – Ультразвукова гідрогельна підготовка
По-перше, ультразвук сприяє полімеризації та перехресним реакціям при гідрогельному формуванні.
По-друге, ультразвукове дослідження було доведено як надійна та ефективна техніка дисперсії для виробництва гідрогелю та гідрогелю нанокомпозиту.
Ультразвукова перехресна зв'язування та полімеризація гідрогелю
Ультразвукове дослідження сприяє утворенню полімерних мереж під час синтезу гідрогелю за допомогою вільної радикальної генерації. Інтенсивні ультразвукові хвилі генерують акустичну кавітацію, яка викликає сили високого зшивання, молекулярне шивання та утворення вільних радикалів.
Cass et al. (2010) підготував кілька «акрилових гідрогелей, підготовлених за допомогою ультразвукової полімеризації водорозчинних мономерів і макромономерів. Ультразвук використовувався для створення ініціюючих радикалів у в'язких вівсяних мономерних розчинах з використанням добавок гліцерину, сорбіту або глюкози у відкритій системі при 37 °C. Водорозчинні добавки були необхідні для виробництва гідрогелю, найбільш ефективним є гліцерин. Гідрогели були підготовлені з мономерів 2-гідроксиетилметакрилат, полі (етиленгліколь) диметакрилат, декстранметрилат, акрилова кислота / етилетилгліколь диметакрилат і акриламід / біс-акриламід". [Cass et al. 2010] Ультразвукове застосування за допомогою зонда ультраакукатора було визнано ефективним методом полімеризації водорозчинних вінілових мономерів і подальшої підготовки гідрогелів. Ультразвукова полімеризація відбувається швидко за відсутності хімічного ініціатора.
- наночастинок, наприклад, TiO2
- вуглецеві нанотрубки (CNTs)
- целюлози нанокристалі (CPC)
- нанофібрилі целюлози
- ясна, наприклад ксантан, гумка насіння поясок
- Білків
Детальніше про ультразвуковий синтез нанокомпозитних гідрогелів і наногелів!
Гідрогелеве утворення за допомогою ультразвукової гельації за допомогою ультраакукатор UP100H (Навчання та кіно: Rutgeerts et al., 2019)
SEM полі(акриламід-ко-ітаконічна кислота гідрогель, що містить MWCNTs. MWCNTs були ультразвуково дисперговані за допомогою ультраакукатора UP200S.
дослідження та фото: Мохаммадінежада та ін., 2018
Виготовлення полі (акриламід-ко-ітаконічна кислота) – Гідрогель MWCNT з використанням ультразвукової обробки
Mohammadinezhada et al. (2018) успішно виготовив суперабсорбентний гідрогегельний композит, що містить полі (акриламід-ко-ітаконічна кислота) і багатостінні вуглецеві нанотрубки (MWCNTs). Ультразвукове дослідження було виконано за допомогою ультразвукового пристрою Hielscher UP200S. Стабільність гідрогелю підвищувалася зі збільшенням коефіцієнтів MWCNTs, які можна віднести до гідрофобного характеру МВК, а також збільшення щільності зшивки. Також збільшено потужність утримання води (WRC) гідрогелю P(AAm-co-IA) за наявності MWCNT (10 вт%). У цьому дослідженні ефекти ультразвуку були оцінені вище щодо рівномірного розподілу вуглецевих нанотрубок на поверхні полімеру. MWCNTs залишилися неушкодженими без будь-яких перебоїв у полімерній структурі. Крім того, була збільшена міцність отриманого нанокомпозиту і його водоукріплювна здатність і поглинання інших розчинних матеріалів, таких як Pb (II). Ультразвукова обробка зламала ініціатора і розігнала MWCNTs як відмінний наповнювач в полімерних ланцюгах при підвищенні температури.
Дослідники роблять висновок, що цих "умов реакції не може бути досягнуто за допомогою звичайних методів, і однорідність і хороша дисперсія частинок в хазяїна не можуть бути досягнуті. Крім того, процес ультразвукової обробки розділяє наночастинки в одну частинку, при цьому перемішування не може цього зробити. Іншим механізмом зменшення розміру є вплив потужних акустичних хвиль на вторинні зв'язки, такі як зв'язок водню, який це опромінення порушує H-зв'язок частинок, а згодом дисоціює агреговані частинки і збільшує кількість вільних адсорбціативних груп, таких як -OH і доступність. Таким чином, це важливе відбувається робить процес ультразвукової обробки як чудовий метод над іншими, як магнітне перемішування застосовується в літературі ". [Мохаммадінежада та ін., 2018]
Високоенергетичні ультраакукатори для синтезу гідрогелю
Hielscher Ultrasonics виробляє високоенергетиче ультразвукове обладнання для синтезу гідрогели. З малого та середнього розміру R&D і експериментальні ультраакукатори для промислових систем для комерційного виробництва гідрогелю в безперервному режимі, Hielscher Ultrasonics має ваші вимоги до процесу.
Ультраакукатори промислового класу можуть доставляти дуже високі амплітуди, які дозволяють забезпечити надійні реакції на зшивання та полімеризацію та рівномірну дисперсію наночастинок. Амплітуди до 200μm можуть бути легко безперервно працювати в 24/7/365 операції. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.
- висока ефективність
- Нові технології
- надійність & надійність
- партія & в лінію
- для будь-якого обсягу
- Інтелектуальне програмне забезпечення
- інтелектуальні функції (наприклад, протоколування даних)
- CIP (чистий на місці)
Запитайте нас сьогодні про додаткову технічну інформацію, ціни та некомітетальні котирування. Наш давній досвідчений персонал радий проконсультувати Вас!
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:
| пакетний Обсяг | швидкість потоку | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500мл | Від 10 до 200мл / хв | UP100H |
| Від 10 до 2000мл | Від 20 до 400мл / хв | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20 л | 0.2 до 4л / хв | UIP2000hdT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л / хв | UIP4000hdT |
| застосовується | Від 10 до 100 л / хв | UIP16000 |
| застосовується | більший | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.
Факти варті знати
Для чого використовуються гідрогелки?
Гідрогелі використовуються в багатьох галузях промисловості, таких як фарма для доставки ліків (наприклад, пероральна, внутрішньовенна, актуальна або ректальна доставка ліків), медицина (наприклад, риштування в тканинній техніці, грудні імплантати, біомеханічний матеріал, пов'язки з ранами), косметичні засоби, засоби по догляду (наприклад, контактні лінзи, пелюшки, санітарні серветки), сільське господарство (наприклад, для рецептур пестицидів, гранули для утримання вологи ґрунту в посушливих районах), дослідження матеріалів як функціональні полімери (наприклад, , інкапсуляція квантових точок, термодинамічна генерація електроенергії), зневоднення вугілля, штучний сніг, харчові добавки та інші продукти (наприклад, клей).
Класифікація гідрогелю
При класифікації гідрогелю в залежності від їх фізичної структури можна класифікувати наступним чином:
- аморфний (некристалічний)
- напівкристалічний: складна суміш аморфних і кристалічних фаз
- кристалічний
При орієнті на полімерний склад гідрогели також можна класифікувати за трьома категоріями:
- гомополімерні гідрогели
- сополімерні гідрогели
- мультиполімерні гідрогели / гідрогели IPN
На основі типу зшивання гідрогели класифікуються на:
- хімічно зшиті мережі: постійні вузли
- фізично зшиті мережі: перехідні розв'язки
Зовнішній вигляд призводить до класифікації в:
- Матриця
- Фільм
- мікросфера
Класифікація на основі мережевого електричного заряду:
- неіонічні (нейтральні)
- іонні (включаючи аніонні або cationic)
- амфотеричний електроліт (амфоліт)
- звіттеричні (полібетейні)
Література/довідники
- 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.
Висока продуктивність ультразвуку! Асортимент продукції Hielscher охоплює повний спектр від компактного лабораторного ультразвукового над лавковими агрегатами до повноіндативних ультразвукових систем.