Sản xuất hydrogel thuận lợi thông qua Ultrasonication

Sonication là một kỹ thuật hiệu quả cao, đáng tin cậy và đơn giản để chuẩn bị hydrogel hiệu suất cao. Các hydrogel này cung cấp các tính chất vật liệu tuyệt vời như khả năng hấp thụ, độ nhớt, độ bền cơ học, mô đun nén và chức năng tự phục hồi.

Siêu âm trùng hợp và phân tán cho sản xuất Hydrogel

Hydrogels là mạng polymer ba chiều ưa nước có khả năng hấp thụ một lượng lớn nước hoặc chất lỏng. Hydrogels thể hiện khả năng sưng phi thường. Các khối xây dựng phổ biến của hydrgel bao gồm rượu polyvinyl, polyethylene glycol, natri polyacrylate, polyme acrylate, carbomers, polysaccharides hoặc polypeptide với số lượng lớn các nhóm ưa nước, và protein tự nhiên như collagen, gelatine và fibrin.
Cái gọi là hydrogel lai bao gồm các vật liệu khác nhau về mặt hóa học, chức năng và hình thái khác nhau, chẳng hạn như protein, peptide hoặc cấu trúc nano - / vi mô.
Siêu âm phân tán được sử dụng rộng rãi như một kỹ thuật hiệu quả cao và đáng tin cậy để đồng nhất các vật liệu nano như ống nano carbon (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), tinh thể nano cellulose, sợi nano chitin, titanium dioxide, hạt nano bạc, protein và các cấu trúc micron hoặc nano khác vào ma trận polymer của hydrogels. Điều này làm cho sonication một công cụ chính để sản xuất hydrogel hiệu suất cao với những phẩm chất phi thường.

Những gì nghiên cứu cho thấy – Siêu âm Hydrogel chuẩn bị

Đầu tiên, ultrasonication thúc đẩy trùng hợp và liên kết chéo phản ứng trong quá trình hình thành hydrogel.
Thứ hai, ultrasonication đã được chứng minh là kỹ thuật phân tán đáng tin cậy và hiệu quả để sản xuất hydrogels và nanocomposite hydrogels.

Siêu âm cross-linking và trùng hợp của Hydrogels

Ultrasonication hỗ trợ sự hình thành các mạng polymer trong quá trình tổng hợp hydrogel thông qua thế hệ gốc tự do. Sóng siêu âm cường độ cao tạo ra cavitation âm thanh gây ra lực cắt cao, cắt phân tử và hình thành gốc tự do.

Cass et al. (2010) đã chuẩn bị một số "hydrogel acrylic đã được chuẩn bị thông qua sự trùng hợp siêu âm của monome hòa tan trong nước và macromonomers. Siêu âm được sử dụng để tạo ra các gốc tự do bắt đầu trong các chất tan monome nước nhớt bằng cách sử dụng các chất phụ gia glycerol, sorbitol hoặc glucose trong một hệ thống mở ở 37 ° C. Các chất phụ gia hòa tan trong nước rất cần thiết cho sản xuất hydrogel, glycerol là hiệu quả nhất. Hydrogel được chuẩn bị từ monome 2-hydroxyethyl methacrylate, poly (ethylene glycol) dimethacrylate, dextran methacrylate, axit acrylic / ethylene glycol dimethacrylate và acrylamide / bis-acrylamide. [Cass và cộng sự 2010] Ứng dụng siêu âm bằng cách sử dụng một ultrasonicator thăm dò đã được tìm thấy là một phương pháp hiệu quả để trùng hợp các monome vinyl hòa tan trong nước và chuẩn bị tiếp theo của hydrogels. Sự trùng hợp ultrasonically bắt đầu xảy ra nhanh chóng trong trường hợp không có người khởi xướng hóa học.

Đọc thêm về tổng hợp siêu âm của nanocomposite hydrogels và nanogels!

Ultrasonication tương thích với tất cả các loại polyme và biopolyme và cho phép tăng cường hydrogel lai với các vật liệu có cấu trúc nano như hạt nano, nanocrystals hoặc sợi nano. Gia cố hydrogel với các vật liệu nano khác nhau cho phép sửa đổi và kiểm soát các tính chất hóa lý và cơ học rheo của hydrogel nanocomposite, vì cấu trúc vi mô là yếu tố chính cho các tính chất vật liệu thu được.

Chế tạo Poly (axit acrylamide-co-itaconic) – MWCNT Hydrogel sử dụng Sonication

Mohammadinezhada et al. (2018) đã sản xuất thành công một hỗn hợp hydrogel siêu thấm có chứa poly (axit acrylamide-co-itaconic) và ống nano carbon đa thành (MWCNTs). Ultrasonication được thực hiện với thiết bị siêu âm Hielscher UP200S. Sự ổn định của hydrogel tăng lên với tỷ lệ MWCNTs tăng, có thể được quy cho bản chất kỵ nước của MWCNTs cũng như sự gia tăng mật độ crosslinker. Khả năng giữ nước (WRC) của hydrogel P (AAm-co-IA) cũng được tăng lên với sự hiện diện của MWCNT (10 wt%). Trong nghiên cứu này, tác dụng của ultrasonication được đánh giá vượt trội liên quan đến sự phân phối đồng đều của các ống nano carbon trên bề mặt polymer. MWCNTs còn nguyên vẹn mà không có bất kỳ sự gián đoạn nào trong cấu trúc polymer. Ngoài ra, sức mạnh của nanocomposite thu được và khả năng giữ nước của nó và sự hấp thụ các vật liệu hòa tan khác như Pb (II) đã được tăng lên. Sonication đã phá vỡ người khởi xướng và phân tán MWCNTs như một chất độn tuyệt vời trong chuỗi polymer dưới nhiệt độ ngày càng tăng.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng những "điều kiện phản ứng không thể đạt được thông qua các phương pháp thông thường, và sự đồng nhất và phân tán tốt của các hạt vào vật chủ không thể đạt được. Ngoài ra, quá trình sonication các hạt nano riêng biệt thành hạt đơn, trong khi khuấy không thể làm điều này. Một cơ chế khác để giảm kích thước là ảnh hưởng của sóng âm mạnh mẽ lên các liên kết thứ cấp như liên kết hydro mà chiếu xạ này phá vỡ liên kết H của các hạt, và sau đó, phân ly các hạt tổng hợp và tăng số lượng các nhóm hấp phụ tự do như -OH và khả năng tiếp cận. Do đó, điều này quan trọng xảy ra làm cho quá trình sonication như một phương pháp vượt trội hơn những người khác như khuấy từ áp dụng trong các tài liệu. [Mohammadinezhada và cộng sự, 2018]

Ultrasonicators hiệu suất cao cho tổng hợp Hydrogel

Hielscher Ultrasonics sản xuất thiết bị siêu âm hiệu suất cao để tổng hợp hydrogels. Từ R cỡ nhỏ và trung bình&D và ultrasonicators thí điểm để hệ thống công nghiệp cho sản xuất hydrogel thương mại trong chế độ liên tục, Hielscher Ultrasonics có yêu cầu quá trình của bạn được bảo hiểm.
Ultrasonicators cấp công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao, cho phép các phản ứng liên kết chéo và trùng hợp đáng tin cậy và sự phân tán đồng đều của các hạt nano. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7/365. Đối với biên độ thậm chí cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.

Hãy hỏi chúng tôi ngay hôm nay để biết thêm thông tin kỹ thuật, giá cả và báo giá không bắt buộc. Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi rất vui được tham khảo ý kiến của bạn!
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: