ISSN 1811-184X. Вестник ПГУ

They showed that it is based on the elastic instability of the external layer of 

the swollen gel that during swelling becomes strongly compressed in the tangential 

directions due to connection with unswollen core of gel. A similar explanation 

was given by other authors [3-4], which suggested a more rigorous theoretical 

description of the phenomenon, including nonlinear effects.

Characteristic swelling kinetics of weakly crosslinked polymer hydrogels is 

certain present scientific interest and has great practical significance. Scientific 

interest related in particular to the fact that research of the kinetics of swelling 

gives an indication of the dynamics of the thermal fluctuations of the polymer 

concentration in the gel. The practical importance caused, for example, that the 

swelling kinetics can determine the performance of the gel as a moisture absorbent.

Influence of mesh density and size of the sample gel was studied on the 

example of hydrogels with strongly dissociating ionic groups, prepared by radiation 

crosslinking aqueous solution (c = 4.1 wt.%) аnd vinyl sulfonic acid copolymer 

isopropylacrylamide (30 mol.%) аt different doses of γ-radiation (Figure 1).

As can be seen, the degree of swelling (Q) increases rapidly in the initial 

stage of swelling and is slowly coming to its equilibrium value at large times. The 

characteristic time of swelling increases with decreasing mesh density (radiation 

dose) and the increase of sample size.

Figure 1 - Kinetics of swelling of charged gels in water: influence of mesh 

density and sample size

The kinetics of swelling of the polyelectrolyte gel depends on the ionic 

composition of the solution in which the swelling. This process is shown in the 

study of the swelling caused by a stepwise decrease in salt concentration (NaCl) 

in the aqueous solution surrounding the gel.

The results of this experiment are presented in Figure 2. Quantitative analysis 

of the experimental data was carried out in the framework of the model proposed 

by Tanaka [2]. To do this, the degree of swelling and the initial size of the gel 

found its current size r (for example, the radius of the cylinder), assuming that all 

sample sizes increase with swelling in proportion to each other, and the difference 

between the final (equilibrium) and the current size of the gel 

−

=

∞

 was 

Figure 2 - The polyelectrolyte hydrogel swelling kinetics in an aqueous 

solution of  NaCl with stepwise decreasing salt concentration from 

3.0 to 0.90 (1) 0.90 to 0.27 (2) 0.27 to 0.08 (3) 0.08 to 0.034 (4) 

0.034 to 0.015 and mol / l (5).

In these experiments the characteristic swelling time τ1 is almost independent 

of the size of the equilibrium gel r. Found parameter B

1

 was used to assess for the 

1

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