Введение
1. Набухание и упругость полимерных гелей: теоретические предпосылки (обзор литературы) 11
1.1. Равновесное набухание 11
1.1.1. Полимерная составляющая осмотического давления 14
1.1.2. Ионный вклад в осмотическое давление 19
1.2. Упругость полимерных сеток 29
1.3. Кинетика набухания 41
2. Кинетика набухания и механическая неустойчивость слабосшитых гидрогелей 47
2.1. Постановка задачи 47
2.2. Кинетика набухания 49
2.2.1. Свободное набухание 50
2.2.1.1. Экспериментальные результаты 50
2.2.1.2. Обсуждение 56
2.2.2. Влияние пространственных ограничений 61
2.3. Механическая неустойчивость 68
2.3.1. Возникновение и эволюция рельефа на поверхности геля 68
2.3.2. Теоретическая модель явления 78
2.4. Заключение 85
3. Равновесное набухание слабосшитых гидрогелей 88
3.1. Влияние степени сшивания и условий приготовления геля 90
3.1.1. Постановка задачи 90
3.1.2. Теоретические предсказания 92
3.1.3. Факты и их обсуждение 95
3.1.4. Резюме 107
3.2. Роль величины и характера распределения заряда на сетке 108
3.2.1. Теоретическое рассмотрение 108
3.2.2. Результаты и их обсуждение ПО
3.3. Влияние ионного состава растворителя 117
3.3.1. Нейтральные гели 118
3.3.2. Полиэлектролитные гели 121
3.3.2.1. Качественная характеристика поведения 122
3.3.2.2. Теоретическая модель 129
3.3.2.3. Количественное сопоставление эксперимента и теории... 134
3.4. Эффекты образования комплекса между цепями сетки 152
3.4.1. Литературный обзор 152
3.4.2. Факты и их обсуждение 155
3.4.3. Резюме 162
3.5. Влияние внешних сил и пространственных ограничений 163
3.5.1. Теоретический анализ 165
3.5.2. Факты и их обсуждение 170
3.6. Заключение 176
4. Упругие свойства слабосшитых гидрогелей 180
4.1. Модуль сдвига в состоянии приготовления геля 181
4.1.1. Теоретические предсказания 181
4.1.2. Факты и их обсуждение 183
4.2. Зависимость модуля сдвига от степени набухания 191
4.2.1. Режим сжатия. Влияние временных зацеплений 192
4.2.2. Эффекты сильного растяжения и ионизации цепей сетки 197
4.2.2.1. Экспериментальные результаты 197
4.2.2.2. Теоретическое рассмотрение 210
4.2.2.3. Количественное сопоставление теории и эксперимента... 217
4.2.3. Необычное поведение гелей на основе макромономеров 225
4.2.3.1. Влияние условий гелеобразования 225
4.2.3.2. Эффект добавления малого мономера 231
4.2.4. Интерпретация поведения полимакромономерных гелей 237
4.2.4.1. Функциональность узлов и упругость сетки 238
4.2.4.2. Растяжение цепей при сшивании и негауссовы эффекты... 242
4.2.4.3. Роль взаимодействия цепей 249
4.3. Заключение 254
5. Давление набухания и его составляющие 260
5.1. Предварительный анализ 263
5.1.1. Проблема выделения составляющих давления набухания 263
5.1.2. Связь упругого давления с модулем сдвига 269
5.2. Результаты измерений давления набухания 272
5.3. Структура давления набухания нейтральных гелей 278
5.4. Осмотическое давление в заряженных гелях 285
5.4.1. Полимерное давление 287
5.4.2. Ионное давление 294
5.4.2.1. Гели с равномерным распределением зарядов в сетке 294
5.4.2.2. Гели с неравномерным распределением зарядов в сетке... 308
5.5. Моделирование эффектов функциональности узлов сетки 315
5.5.1. Методические замечания 316
5.5.2. Результаты моделирования 318
5.5.3. Анализ необычного упругого поведения 322
5.6. Заключение 325
6. Структура сетки слабосшитых гидрогелей 331
6.1. Экспериментальная характеристика несовершенства сетки 332
6.2. Моделирование структуры полимакромономерных сеток 339
6.2.1. Основные элементы сетки и функциональность ее узлов 340
6.2.2. Неаффинная деформация и складчатая структура сеток 343
6.3. Заключение 345
7. Методы эксперимента и компьютерного моделирования 348
7.1. Исходные вещества 348
7.2. Получение гелей 350
7.3 Измерение степени набухания 353
7.4. Измерение модуля сдвига 356
7.5. Методы измерения давления набухания 358
7.5.1. Осмотическое сжатие 359
7.5.2. Поршневой метод 360
7.5.3. Мембранный метод 363
7.6. Техника компьютерного моделирования 368
Основные выводы 375
Благодарности 378
Приложение А. Модуль сдвига и упругое давление при сильном растяжении цепей сетки 379
Приложение Б. Основные обозначения и сокращения 382
Список литературы 385
