Ultratovush bilan ishlov berish orqali gidrogellarni afzalliklarga ega usulda ishlab chiqarish
Ultratovush bilan ishlov berish yuqori samaradorlikka ega gidrogellarni tayyorlash uchun juda samarali, ishonchli va oddiy usuldir. Bu gidrogellar yutish qobiliyati, viskoelastiklik, mexanik mustahkamlik, siqilish moduli va oʻzini oʻzi tiklash funksiyalari kabi ajoyib material xossalariga ega.
Gidrogel ishlab chiqarish uchun ultratovushli polimerlanish va dispersiyalash
Gidrogellar katta miqdordagi suv yoki suyuqliklarni yuta oladigan gidrofil, uch oʻlchamli polimer tarmoqlardir. Gidrogellar nihoyatda yuqori boʻkish qobiliyatiga ega. Gidrogellarning keng tarqalgan tarkibiy qismlariga polivinil spirt, polietilenglikol, natriy poliakrilat, akrilat polimerlar, karbomerlar, koʻp sonli gidrofil guruhlarga ega polisaxaridlar yoki polipeptidlar hamda kollagen, jelatin va fibrin kabi tabiiy oqsillar kiradi.
Gibrid gidrogellar deb ataladigan gidrogellar oqsillar, peptidlar yoki nano- / mikrotuzilmalar kabi kimyoviy, funksional va morfologik jihatdan bir-biridan farqlanadigan turli materiallardan iborat.
Ultratovushli dispersiyalash uglerod nanonaychalari (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), selluloza nanokristallari, xitin nanotolalari, titan dioksidi, kumush nanozarralari, oqsillar va boshqa mikron oʻlchamli yoki nanotuzilmalar kabi nanomateriallarni gidrogellarning polimer matritsasida gomogenlashtirishning juda samarali va ishonchli usuli sifatida keng qoʻllanadi. Shu tufayli ultratovush bilan ishlov berish favqulodda xossalarga ega yuqori samarador gidrogellarni ishlab chiqarishning asosiy vositalaridan biridir.
UIP1000hdT ultratovush qurilmasi gidrogel sintezi uchun shisha reaktor bilan
Tadqiqotlar nimani koʻrsatmoqda – gidrogellarni ultratovush yordamida tayyorlash
Birinchidan, ultratovush bilan ishlov berish gidrogel hosil boʻlishi davomida polimerlanish va koʻndalang bogʻlanish reaksiyalariga yordam beradi.
Ikkinchidan, ultratovush bilan ishlov berish gidrogellar va nanokompozit gidrogellarni ishlab chiqarish uchun ishonchli va samarali dispersiyalash usuli ekanligi isbotlangan.
Gidrogellarning ultratovush yordamida koʻndalang bogʻlanishi va polimerlanishi
Ultratovush bilan ishlov berish erkin radikallar hosil qilish orqali gidrogel sintezi davomida polimer tarmoqlarning shakllanishiga yordam beradi. Kuchli ultratovush toʻlqinlari akustik kavitatsiyani yuzaga keltiradi; bu esa yuqori siljish kuchlari, molekulyar siljish va erkin radikallarning hosil boʻlishiga olib keladi.
Cass va boshqalar (2010) bir nechta akril gidrogel tayyorladilar: “Akril gidrogellar suvda eruvchan monomerlar va makromonomerlarning ultratovushli polimerlanishi orqali tayyorlandi. Ochiq tizimda 37°C haroratda glitserol, sorbitol yoki glukoza qoʻshimchalaridan foydalanib, qovushqoq suvli monomer eritmalarida reaksiyani boshlovchi radikallar hosil qilish uchun ultratovush qoʻllandi. Suvda eruvchan qoʻshimchalar gidrogel ishlab chiqarish uchun zarur boʻlib, glitserol eng samaralisi edi. Gidrogellar 2-gidroksietil metakrilat, poli(etilenglikol) dimetakrilat, dekstran metakrilat, akril kislota/etilenglikol dimetakrilat va akrilamid/bis-akrilamid monomerlaridan tayyorlandi.” [Cass et al. 2010] Zondli ultratovush qurilmasi yordamida ultratovush qoʻllash suvda eruvchan vinil monomerlarni polimerlash va keyinchalik gidrogellarni tayyorlashning samarali usuli ekanligi aniqlandi. Ultratovush yordamida boshlangan polimerlanish kimyoviy initsiator boʻlmaganda ham tez sodir boʻladi.
Tadqiqotning toʻliq protokolini shu yerda toping!
- nanozarralar, masalan, TiO2
- uglerod nanonaychalari (CNTs)
- selluloza nanokristallari (CNCs)
- selluloza nanofibrillalari
- saqichsimon moddalar, masalan, ksantan, shalfey urugʻi saqichsimon moddasi
- oqsillar
Nanokompozit gidrogellar va nanogellarning ultratovushli sintezi haqida batafsil oʻqing!
Ultratovush yordamida gellanish orqali gidrogel hosil qilishda qoʻllangan qurilma: UP100H ultratovush qurilmasi (Tadqiqot va video: Rutgeerts va boshqalar, 2019)
MWCNTs saqlovchi poli(akrilamid-ko-itakon kislota gidrogelining skanerlovchi elektron mikroskopiya (SEM) tasviri. MWCNTs ultratovush yordamida dispersiyalandi; bunda qoʻllangan ultratovush qurilmasi: UP200S.
tadqiqot va tasvir: Mohammadinezhada va boshqalar, 2018
Ultratovush bilan ishlov berish orqali poli(akrilamid-ko-itakon kislota) – MWCNT gidrogelini tayyorlash
Mohammadinezhada va boshqalar (2018) poli(akrilamid-ko-itakon kislota) va koʻp devorli uglerod nanonaychalarini (MWCNTs) saqlovchi superabsorbent gidrogel kompozitini muvaffaqiyatli ishlab chiqardilar. Ultratovush bilan ishlov berishda qoʻllangan Hielscher ultratovush qurilmasi: UP200S. MWCNTs ulushi ortishi bilan gidrogelning barqarorligi oshdi; bu MWCNTs ning gidrofob tabiati hamda koʻndalang bogʻlovchi modda zichligining ortishi bilan bogʻliq boʻlishi mumkin. MWCNT (10 wt%) mavjudligida P(AAm-co-IA) gidrogelining suvni ushlab turish qobiliyati (WRC) ham oshdi. Ushbu tadqiqotda uglerod nanonaychalarining polimer yuzasida bir tekis taqsimlanishi nuqtayi nazaridan ultratovush bilan ishlov berish taʼsiri ustun deb baholandi. MWCNTs butunligicha saqlanib, polimer tuzilmasida hech qanday buzilish kuzatilmadi. Bundan tashqari, olingan nanokompozitning mustahkamligi, suvni ushlab turish qobiliyati va Pb (II) kabi boshqa eruvchan moddalarni yutishi oshdi. Ultratovush bilan ishlov berish initsiatorni parchaladi va harorat ortib borishi sharoitida MWCNTs ni polimer zanjirlarida ajoyib toʻldiruvchi sifatida dispersiyaladi.
Tadqiqotchilar quyidagicha xulosa qiladilar: “Bunday reaksiya sharoitlariga anʼanaviy usullar orqali erishib boʻlmaydi, shuningdek, zarralarning asosiy muhitda bir jinsli va yaxshi dispersiyalangan holatiga ham erishib boʻlmaydi. Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish jarayoni nanozarralarni alohida zarralarga ajratadi, aralashtirish esa buni bajara olmaydi. Oʻlchamni kichraytirishning yana bir mexanizmi kuchli akustik toʻlqinlarning vodorod bogʻlanishi kabi ikkilamchi bogʻlarga taʼsiridir: bu nurlantirish zarralarning vodorod bogʻlarini uzadi, soʻngra agregatlangan zarralarni ajratadi hamda -OH kabi erkin adsorbsiyalovchi guruhlar sonini va ularga kirish imkonini oshiradi. Shunday qilib, bu muhim hodisa ultratovush bilan ishlov berish jarayonini adabiyotlarda qoʻllangan magnitli aralashtirish kabi boshqa usullardan ustun usulga aylantiradi.” [Mohammadinezhada et al., 2018]
Gidrogel sintezi uchun yuqori samarador ultratovush qurilmalari
Hielscher Ultrasonics gidrogellar sintezi uchun yuqori samarador ultratovush uskunalarini ishlab chiqaradi. Kichik va oʻrta hajmdagi ilmiy-tadqiqot va tajriba-konstruktorlik ishlari hamda tajriba-sinov ultratovush qurilmalaridan tortib, gidrogellarni uzluksiz rejimda tijoriy ishlab chiqarishga moʻljallangan sanoat tizimlarigacha – Hielscher Ultrasonics texnologik jarayoningiz talablarini qondiradi.
Sanoat darajasidagi ultratovush qurilmalari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi, bu esa ishonchli koʻndalang bogʻlanish va polimerlanish reaksiyalarini hamda nanozarralarning bir tekis dispersiyalanishini amalga oshirish imkonini beradi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7/365 rejimida uzluksiz ishlashni osonlik bilan amalga oshirish mumkin. Yanada yuqori amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovush sonotrodlari mavjud.
- yuqori samaradorlik
- eng zamonaviy texnologiya
- ishonchlilik va mustahkamlik
- partiyali va oqim ichida ishlov berish
- har qanday hajm uchun
- intellektual dasturiy taʼminot
- aqlli funksiyalar (masalan, maʼlumotlarni qayd etish)
- CIP (joyida tozalash)
Qoʻshimcha texnik maʼlumotlar, narxlar va hech qanday majburiyat yuklamaydigan tijoriy taklif uchun bugunoq bizga murojaat qiling. Koʻp yillik tajribaga ega xodimlarimiz sizga mamnuniyat bilan maslahat beradilar!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500mL gacha | 10 dan 200mL/min gacha | UP100H |
| 10 dan 2000mL gacha | 20 dan 400mL/min gacha | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 dan 20L gacha | 0,2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100L gacha | 2 dan 10L/min gacha | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 dan 100L/min gacha | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba-sinov va sanoat miqyosida aralashtirish, dispersiyalash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori samarador ultratovushli gomogenizatorlarni ishlab chiqaradi.
Bilishga arziydigan maʼlumotlar
Gidrogellar nima uchun ishlatiladi?
Gidrogellar koʻplab sohalarda qoʻllanadi: farmatsevtikada dori vositalarini yetkazib berish uchun (masalan, vaqt davomida ajralib chiqadigan, ogʻiz orqali, vena ichiga, mahalliy yoki rektal tarzda dori yetkazib berish), tibbiyotda (masalan, toʻqima muhandisligida tayanch tuzilmalar, koʻkrak implantlari, biomexanik material, yara bogʻlamlari sifatida), kosmetika mahsulotlarida, parvarish mahsulotlarida (masalan, kontakt linzalar, tagliklar, gigiyenik prokladkalar), qishloq xoʻjaligida (masalan, pestitsid formulatsiyalari, qurgʻoqchil hududlarda tuproq namligini saqlovchi granulalar uchun), materiallar tadqiqotida funksional polimerlar sifatida (masalan, suvli gel portlovchi moddalar, kvant nuqtalarini kapsulalash, termodinamik elektr energiyasi ishlab chiqarish), koʻmirni suvsizlantirishda, sunʼiy qorda, oziq-ovqat qoʻshimchalarida va boshqa mahsulotlarda (masalan, yelim).
Gidrogellarning tasnifi
Gidrogellar fizik tuzilishiga qarab quyidagicha tasniflanishi mumkin:
- amorf (kristall boʻlmagan)
- yarim kristall: amorf va kristall fazalarning murakkab aralashmasi
- kristall
Polimer tarkibiga eʼtibor qaratilganda, gidrogellar quyidagi uch toifaga ham tasniflanishi mumkin:
- gomopolimer gidrogellar
- kopolimer gidrogellar
- koʻp polimerli gidrogellar / IPN gidrogellar
Koʻndalang bogʻlanish turiga qarab gidrogellar quyidagicha tasniflanadi:
- kimyoviy koʻndalang bogʻlangan tarmoqlar: doimiy birikish nuqtalari
- fizik koʻndalang bogʻlangan tarmoqlar: vaqtinchalik birikish nuqtalari
Tashqi koʻrinishiga qarab quyidagicha tasniflanadi:
- matritsa
- plyonka
- mikrosfera
Tarmoqning elektr zaryadiga asoslangan tasnif:
- noionli (neytral)
- ionli (anionli yoki kationli turlarni oʻz ichiga oladi)
- amfoter elektrolit (amfolit)
- svitterionli (polibetainlar)
Adabiyotlar / Manbalar
- 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.
Yuqori samarador ultratovush texnologiyasi! Hielscher mahsulotlar assortimenti ixcham laboratoriya ultratovush qurilmasidan tortib, stol usti qurilmalari va toʻliq sanoat ultratovush tizimlarigacha boʻlgan butun spektrni qamrab oladi.