JP7315949B2 - HIGH STRENGTH GEL BODY AND METHOD FOR MAKING THE SAME AND HYDROGEL AND METHOD FOR MAKING THE SAME - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 第67回 高分子学会年次大会予稿集 発行所:公益社団法人 高分子学会 発行日:平成30年5月8日Application of
本発明は、高強度ゲル体およびその作製方法に関する。また、本発明は、ハイドロゲルおよびその作製方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-strength gel body and a method for producing the same. The present invention also relates to hydrogels and methods of making the same.
ゲル体は、高分子鎖を架橋により連結させた三次元ネットワーク構造を有し、高い含水性と柔軟性から生体組織と非常に類似した性質を示す。そのため、ゲル体は、生体模倣材料などへの応用が期待されている。しかし、ゲル体は、力学強度が非常に弱く、数倍の延伸や圧縮によって簡単に破壊される。軟骨などの生体組織と比較するとゲル体の破壊エネルギーは1/100程度となる。この脆弱性を解消するためにさまざまな高強度ゲルが報告されている。例えば、ポリロタキサンを利用し、高分子鎖上を環状の架橋点が自由に移動することができるトポロジカルゲルが報告されている(例えば「Y. Okumura and K. Ito, Advanced Materials, 13, 485 (2001)」等参照)。このトポロジカルゲルは従来のフリーラジカル反応で合成したゲルと比較して10倍以上の延伸が可能となる。また、架橋点にナノクレイを用いたナノコンポジットゲルもトポロジカルゲルと同様に高い延伸を示す(例えば「K. Haraguchi and T. Takehisa, Advanced Materials, 14, 1120 (2002)」等参照)。さらには、2種類のネットワークからなるダブルネットワークゲル(DNゲル)は、高い延伸に加えて数10MPaの応力にも耐えることが可能である(例えば「J.P. Gong, Y. Katsuyama, T. Kurokawa and Y. Osad, Advanced Materials, 15, 1155 (2003) 」等参照)。このような高強度ゲルは軟骨組織の模倣材料や、新たなソフトマテリアルとして応用が期待される。これらの高強度ゲルは、特殊なネットワーク構造を設計することによって高い力学特性を有しており、上述のような特殊な合成法によって作製され得る。 A gel body has a three-dimensional network structure in which polymer chains are linked by cross-linking, and exhibits properties very similar to those of living tissue due to its high water absorption and flexibility. Therefore, gel bodies are expected to be applied to biomimetic materials and the like. However, the gel body has very low mechanical strength and is easily broken by stretching or compressing several times. The breaking energy of the gel body is about 1/100 of that of a living tissue such as cartilage. Various high-strength gels have been reported to overcome this vulnerability. For example, a topological gel using polyrotaxane has been reported in which cyclic cross-linking points can move freely along the polymer chain (for example, Y. Okumura and K. Ito, Advanced Materials, 13, 485 (2001 )”, etc.). This topological gel can be stretched 10 times or more compared to gels synthesized by conventional free radical reactions . In addition, nanocomposite gels using nanoclays at cross-linking points exhibit high elongation like topological gels (see, for example, K. Haraguchi and T. Takehisa, Advanced Materials, 14, 1120 (2002)). Furthermore, a double network gel (DN gel) consisting of two types of networks can withstand stress of several tens of MPa in addition to high stretching (for example, "JP Gong, Y. Katsuyama, T. Kurokawa and Y Osad, Advanced Materials, 15, 1155 (2003)”. Such high-strength gels are expected to be applied as cartilage imitation materials and new soft materials. These high-strength gels have high mechanical properties by designing special network structures and can be made by special synthetic methods as described above.
本発明の課題は、高強度ゲルの新規な作製方法を提案することである。また、本発明の別の課題は、高強度のハイドロゲルの新規な作製方法を提案することである。 An object of the present invention is to propose a novel method for producing high-strength gels. Another object of the present invention is to propose a novel method for producing a high-strength hydrogel.
本発明の第1局面に係る高強度ゲル体の作製方法は、ゲル体作製工程、理論架橋密度算出工程、弾性率測定工程、有効架橋密度算出工程、比算出工程および選出工程を備える。なお、理論架橋密度算出工程は、比算出工程前であればいつ行われてもよいし(ゲル体作製工程の前に行われてよい。)、他の工程と同時進行されてもよい。ゲル体作製工程では、モノマー濃度および架橋剤添加量の少なくとも一方が変化させられながら複数種類のゲル体が作製される。理論架橋密度算出工程では、複数種類のゲル体それぞれの理論架橋密度が求められる。弾性率測定工程では、複数種類のゲル体それぞれの弾性率が測定される。有効架橋密度算出工程では、弾性率が利用されて複数種類のゲル体それぞれの有効架橋密度が求められる。比算出工程では、複数種類のゲル体それぞれについて理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が求められる。選出工程では、理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超えるゲル体が選出される。 A method for producing a high-strength gel body according to the first aspect of the present invention includes a gel body production step, a theoretical crosslink density calculation step, an elastic modulus measurement step, an effective crosslink density calculation step, a ratio calculation step, and a selection step. The theoretical crosslink density calculation step may be performed any time before the ratio calculation step (before the gel body preparation step), or may be performed simultaneously with other steps. In the gel body preparation step, a plurality of types of gel bodies are prepared while changing at least one of the monomer concentration and the added amount of the cross-linking agent. In the theoretical cross-linking density calculation step, the theoretical cross-linking density of each of the plurality of types of gel bodies is obtained. In the elastic modulus measuring step, the elastic moduli of each of the plurality of types of gel bodies are measured. In the effective cross-linking density calculation step, the elastic modulus is used to obtain the effective cross-linking density of each of the plurality of types of gel bodies. In the ratio calculation step, the ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density is obtained for each of the plurality of types of gel bodies. In the selection step, gel bodies having a ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density greater than 1 are selected.
本願発明者の鋭意検討の結果、モノマー濃度および架橋剤添加量の少なくとも一方を変化させて複数種類のゲル体を作製した際、その中に、理論架橋密度を超える有効架橋密度を有するゲル体が存在し、そのようなゲル体が、理論架橋密度と等しい有効架橋密度を有するゲル体、および、理論架橋密度を下回る有効架橋密度を有するゲル体よりも高い強度を示すことが明らかとなった。このため、この高強度ゲル体の作製方法に従ってゲル体を作製すれば、未知の組成を有するゲル体の作製において高強度ゲルを得ることができる。 As a result of diligent investigations by the inventors of the present application, when a plurality of types of gel bodies were produced by changing at least one of the monomer concentration and the amount of the cross-linking agent added, there was a gel body having an effective cross-linking density exceeding the theoretical cross-linking density. It has been found that such gel bodies exist and exhibit higher strength than gel bodies with effective crosslink densities equal to the theoretical crosslink density and gel bodies with effective crosslink densities below the theoretical crosslink density. Therefore, if a gel body is produced according to this method for producing a high-strength gel body, a high-strength gel can be obtained in the production of a gel body having an unknown composition.
本発明の第2局面に係る高強度ゲル体の作製方法は、条件選定工程、プレゲル溶液調製工程およびゲル体作製工程を備える。条件選定工程では、ゲル体の理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超えるように、モノマー濃度および架橋剤添加量が選定される。プレゲル溶液調製工程では、モノマー濃度に一致するように液体にモノマーが溶解させられると共に、架橋剤添加量に一致する量の架橋剤が液体に溶解させられる。ゲル体作製工程では、モノマーおよび架橋剤が反応させられてゲル体が作製される。 A method for producing a high-strength gel body according to the second aspect of the present invention includes a condition selection step, a pre-gel solution preparation step, and a gel body production step. In the condition selection step, the monomer concentration and the amount of cross-linking agent added are selected so that the ratio of the effective cross-linking density to the theoretical cross-linking density of the gel body exceeds 1. In the pre-gel solution preparation step, the monomer is dissolved in the liquid to match the monomer concentration, and the amount of the cross-linking agent that matches the amount of the cross-linking agent added is dissolved in the liquid. In the gel body-producing step, the monomer and the cross-linking agent are reacted to produce a gel body.
第1局面に係る高強度ゲル体の作製方法により得られる知見をデータ化することにより、本高強度ゲル体の作製方法に従ってスクリーニングを要することなく高強度ゲルを得ることができる。 By converting the findings obtained by the method for producing a high-strength gel according to the first aspect into data, it is possible to obtain a high-strength gel according to this method for producing a high-strength gel without screening.
本発明の第3局面に係る高強度ゲル体は、高分子網目体および液体を備える。高分子網目体は、アクリルアミドを含むビニル系モノマー成分と、架橋剤としてのN,N’-メチレンビスアクリルアミドとをラジカル反応させて得られる。液体は、高分子網目体に含まれる。そして、この高強度ゲル体では、理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超える。 A high-strength gel body according to a third aspect of the present invention comprises a polymer network body and a liquid. The polymer network is obtained by a radical reaction between a vinyl-based monomer component containing acrylamide and N,N'-methylenebisacrylamide as a cross-linking agent. A liquid is contained in the polymer network. In this high-strength gel body, the ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density exceeds 1.
本願発明者の鋭意検討の結果、理論架橋密度を超える有効架橋密度を有するゲル体が、理論架橋密度と等しい有効架橋密度を有するゲル体、および、理論架橋密度を下回る有効架橋密度を有するゲル体よりも高い強度を示すことが明らかとなった。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it was found that a gel body having an effective cross-linking density exceeding the theoretical cross-linking density is a gel body having an effective cross-linking density equal to the theoretical cross-linking density and a gel body having an effective cross-linking density lower than the theoretical cross-linking density. It was found to exhibit higher strength than
本発明の第4局面に係るハイドロゲル作製方法では、水中で、2.5mol/L以上5.0mol/L以下の範囲内の濃度のアクリルアミドを含むビニル系モノマー成分と、そのビニル系モノマー成分に対して0.001mol%以上0.01mol%以下の範囲内の濃度で添加される架橋剤としてのN,N’-メチレンビスアクリルアミドとがラジカル反応させられてハイドロゲルが作製される。なお、ビニル系モノマー成分に含まれるアクリルアミド以外のモノマーとしては、アクリルアミドと重合反応し得るビニルモノマー(例えば、アクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマー等)等が挙げられる。また、ビニル系モノマー成分におけるアクリルアミドの含有率は、30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることがより好ましく、70mol%以上であることがさらに好ましく、90mol%以上であることが特に好ましい。また、ビニル系モノマー成分におけるアクリルアミドの含有率は100molであってもよい(かかる場合、ビニル系モノマー成分の全てがアクリルアミドである。)。 In the hydrogel production method according to the fourth aspect of the present invention, in water, a vinyl-based monomer component containing acrylamide at a concentration within the range of 2.5 mol / L or more and 5.0 mol / L or less, and the vinyl-based monomer component On the other hand, N,N'-methylenebisacrylamide as a cross-linking agent added at a concentration within the range of 0.001 mol % or more and 0.01 mol % or less is radically reacted to produce a hydrogel. Examples of monomers other than acrylamide contained in the vinyl-based monomer component include vinyl monomers capable of polymerizing with acrylamide (eg, acrylate-based monomers, methacrylate-based monomers, etc.). The acrylamide content in the vinyl-based monomer component is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more. preferable. Also, the acrylamide content in the vinyl-based monomer component may be 100 mol (in such a case, the entire vinyl-based monomer component is acrylamide).
本願発明者の鋭意検討の結果、上述のハイドロゲル作製方法により、上記とは異なる仕込み濃度で作製されたハイドロゲルよりも強度的に優れるハイドロゲルを作製することができることが明らかとなった。また、上述のハイドロゲル作製方法では、ラジカル反応を行うことにより所望のハイドロゲルを作製することができる。このため、このハイドロゲルは、比較的シンプルな構造を有することになる。したがって、本発明に係るハイドロゲル作製方法では、比較的シンプルな構造を有する高強度ゲルを比較的容易に合成することができる。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has become clear that the above hydrogel production method can produce a hydrogel that is superior in strength to a hydrogel produced with a charge concentration different from the above. In addition, in the hydrogel production method described above, a desired hydrogel can be produced by performing a radical reaction . Therefore, this hydrogel has a relatively simple structure. Therefore, in the hydrogel production method according to the present invention, a high-strength gel having a relatively simple structure can be synthesized relatively easily.
本発明の第5局面に係るハイドロゲルは、水中で、2.5mol/L以上5.0mol/L以下の範囲内の濃度のアクリルアミドを含むビニル系モノマー成分と、そのビニル系モノマー成分に対して0.001mol%以上0.01mol%以下の範囲内の濃度を有する架橋剤としてのN,N’-メチレンビスアクリルアミドとをラジカル反応させて成っている。なお、ビニル系モノマー成分に含まれるアクリルアミド以外のモノマーとしては、アクリルアミドと重合反応し得るビニルモノマー(例えば、アクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマー等)等が挙げられる。また、ビニル系モノマー成分におけるアクリルアミドの含有率は、30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることがより好ましく、70mol%以上であることがさらに好ましく、90mol%以上であることが特に好ましい。また、ビニル系モノマー成分におけるアクリルアミドの含有率は100mol%であってもよい(かかる場合、ビニル系モノマー成分の全てがアクリルアミドである。)。 The hydrogel according to the fifth aspect of the present invention includes, in water, a vinyl-based monomer component containing acrylamide at a concentration within the range of 2.5 mol / L or more and 5.0 mol / L or less, and with respect to the vinyl-based monomer component It is formed by radical reaction with N,N'-methylenebisacrylamide as a cross-linking agent having a concentration within the range of 0.001 mol % or more and 0.01 mol % or less. Examples of monomers other than acrylamide contained in the vinyl-based monomer component include vinyl monomers capable of polymerizing with acrylamide (eg, acrylate-based monomers, methacrylate-based monomers, etc.). The acrylamide content in the vinyl-based monomer component is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more. preferable. Also, the acrylamide content in the vinyl-based monomer component may be 100 mol % (in such a case, the entire vinyl-based monomer component is acrylamide).
このハイドロゲルは、ラジカル反応により生成されている。このため、このハイドロゲルは、比較的シンプルな構造を有することになる。したがって、本発明に係るハイドロゲルは、比較的シンプルな構造を有すると共に比較的容易に合成することができる。 This hydrogel is produced by a radical reaction . Therefore, this hydrogel has a relatively simple structure. Therefore, the hydrogel according to the present invention has a relatively simple structure and can be synthesized relatively easily.
本発明の実施の形態に係る高強度ゲル体の作製方法は、ゲル体作製工程、理論架橋密度算出工程、弾性率測定工程、有効架橋密度算出工程、比算出工程および選出工程を備える。なお、理論架橋密度算出工程は、比算出工程前であればいつ行われてもよいし(ゲル体作製工程の前に行われてよい。)、他の工程と同時進行されてもよい。以下、各工程につき詳述する。 A method for producing a high-strength gel body according to an embodiment of the present invention includes a gel body production step, a theoretical crosslink density calculation step, an elastic modulus measurement step, an effective crosslink density calculation step, a ratio calculation step, and a selection step. The theoretical crosslink density calculation step may be performed any time before the ratio calculation step (before the gel body preparation step), or may be performed simultaneously with other steps. Each step will be described in detail below.
(1)ゲル体作製工程 ゲル体作製工程では、モノマー濃度および架橋剤添加量の少なくとも一方が変化させられながら複数種類のゲル体が作製される。なお、この本工程で使用されるモノマーや架橋剤には特に制限はないが、モノマーとしては、例えば、ビニル系モノマー等が挙げられる。ビニル系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド,2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン等のアクリル系モノマーや、メタクリル系モノマー等が挙げられる。一方、架橋剤としては、ビニル基を複数有する架橋剤等が挙げられる。ビニル基を複数有する架橋剤としては、例えば、N,N’-メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。 (1) Gel Body Preparing Step In the gel body preparing step, a plurality of types of gel bodies are prepared while changing at least one of the monomer concentration and the amount of the cross-linking agent added. There are no particular restrictions on the monomers and cross-linking agents used in this step, but examples of monomers include vinyl-based monomers. Examples of vinyl-based monomers include acrylic-based monomers such as acrylamide and 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine, and methacrylic-based monomers. On the other hand, examples of the cross-linking agent include cross-linking agents having a plurality of vinyl groups. Examples of cross-linking agents having multiple vinyl groups include N,N'-methylenebisacrylamide.
(2)理論架橋密度算出工程 理論架橋密度算出工程では、複数種類のゲル体それぞれの理論架橋密度が求められる。なお、理論架橋密度は、以下の数式(I)により求められる。 (2) Theoretical Crosslink Density Calculation Step In the theoretical crosslink density calculation step, the theoretical crosslink density of each of the plurality of types of gel bodies is obtained. In addition, the theoretical crosslink density is obtained by the following formula (I).
なお、上式(I)中、「νtheo」は理論架橋密度を表し、「C」は架橋剤濃度(モノマーに対する架橋剤のモル比)を表し、「f」は架橋剤の官能基数を表し、「Conversion」は変換率を表している。なお、上式(I)において「Conversion」は1である。また、N,N’-メチレンビスアクリルアミドの官能基数(f)は2である。ところで、ゲル体が既に調製済みであって、そのゲル体を構成するモノマーや、架橋剤、架橋剤濃度が未知である場合、「νtheo」は、ゲル体のNMR測定やIR測定などの結果からモノマーおよび架橋剤を同定すると共にそのゲル体の架橋剤濃度を導出した後、その架橋剤の官能基数および架橋剤濃度を上式(I)に代入することによって求められる。 In the above formula (I), “ν theo ” represents the theoretical cross-linking density, “C” represents the cross-linking agent concentration (molar ratio of the cross-linking agent to the monomer), and “f” represents the number of functional groups of the cross-linking agent. , “Conversion” represents the conversion rate. Note that "Conversion" is 1 in the above formula (I). Also, the number of functional groups (f) of N,N'-methylenebisacrylamide is two. By the way, when the gel body has already been prepared and the monomers constituting the gel body, the cross-linking agent, and the cross-linking agent concentration are unknown, “ν theo ” is the result of NMR measurement, IR measurement, etc. of the gel body. After identifying the monomer and the cross-linking agent from the formula (I) and deriving the cross-linking agent concentration of the gel, the number of functional groups of the cross-linking agent and the cross-linking agent concentration are substituted into the above formula (I).
(3)弾性率測定工程 弾性率測定工程では、複数種類のゲル体それぞれの弾性率が測定される。なお、弾性率として動的貯蔵弾性率を測定するのが好ましい。動的貯蔵弾性率は、例えば、動的粘弾性測定装置を用いて測定することができる。また、動的貯蔵弾性率を測定する際、その測定時の温度を記録することが望ましい。 (3) Elastic modulus measurement step In the elastic modulus measurement step, the elastic modulus of each of the multiple types of gel bodies is measured. In addition, it is preferable to measure a dynamic storage elastic modulus as an elastic modulus. A dynamic storage modulus can be measured, for example, using a dynamic viscoelasticity measuring device. Also, when measuring the dynamic storage modulus, it is desirable to record the temperature at the time of the measurement.
(4)有効架橋密度算出工程 有効架橋密度算出工程では、弾性率が利用されて複数種類のゲル体それぞれの有効架橋密度が求められる。なお、有効架橋密度は、以下の数式(II)により求められる。 (4) Effective Crosslink Density Calculation Step In the effective crosslink density calculation step, the elastic modulus is used to obtain the effective crosslink density of each of the plurality of types of gel bodies. The effective crosslink density is determined by the following formula (II).
なお、上式(II)中、「νe」は有効架橋密度(mol/m3)を表し、「G」は弾性率(Pa)を表し、「R」は気体定数(J/K・mol)を表し、「T」は弾性率測定中の絶対温度(K)を表し、「v2」はゲル体中の高分子の体積分率を表す。なお、気体定数は8.3144J/K・molである。また、「v2」は、(含水)ゲル体の重量Whg、ゲル体の乾燥重量Wd、ゲル体の乾燥物の密度ρdおよび水の密度ρwから以下の式によって算出される。 v2=(Wd/ρd)/(Wd/ρd+(Whg-Wd)/ρw) In the above formula (II), “ν e ” represents the effective crosslink density (mol/m 3 ), “G” represents the elastic modulus (Pa), and “R” represents the gas constant (J/K mol ), “T” represents the absolute temperature (K) during the modulus measurement, and “v 2 ” represents the volume fraction of the polymer in the gel body. The gas constant is 8.3144 J/K·mol. “v 2 ” is calculated from the weight W hg of the (water-containing) gel, the dry weight W d of the gel, the density ρ d of the dried gel, and the density ρ w of water by the following formula. v 2 = (W d /ρ d )/(W d /ρ d +(W hg −W d )/ρ w )
(5)比算出工程 比算出工程では、複数種類のゲル体それぞれについて理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比(すなわち、有効架橋密度(νe)/理論架橋密度(νtheo))が求められる。 (5) Ratio Calculation Step In the ratio calculation step, the ratio of the effective crosslink density (ν e ) to the theoretical crosslink density (ν theo ) for each of a plurality of types of gel bodies (that is, effective crosslink density (ν e )/theoretical crosslink density ( ν theo )) is required.
(6)選出工程 選出工程では、理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超えるゲル体が選出される。なお、本工程では、理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が5を超えるゲル体が選出されてもよいし、同比が10を超えるゲル体が選出されてもよいし、同比が50を超えるゲル体が選出されてもよいし、同比が100を超えるゲル体が選出されてもよい。 (6) Selection step In the selection step, a gel body having a ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density exceeding 1 is selected. In this step, a gel having an effective cross-linking density to theoretical cross-linking density ratio of more than 5 may be selected, a gel having a ratio of more than 10 may be selected, or a gel having a ratio of more than 50 may be selected. A body may be selected, or a gel body with a ratio greater than 100 may be selected.
なお、上述の通りして得られたデータを蓄積しておけば、同系のゲル体を作製する際、ゲル体の理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超えるモノマー濃度および架橋剤添加量の組合せを選定することによって、所望の高強度ゲルを作製することができる。 By accumulating the data obtained as described above, when producing a gel body of the same type, the ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density of the gel body exceeds 1. The monomer concentration and the amount of crosslinker added A desired high-strength gel can be produced by selecting a combination of
以下、実施例および比較例を示して本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されることはない。 EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples and comparative examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1) 1.ハイドロゲルの合成 以下の化学式(A)に示されるアクリルアミド(以下「AAm」と略される場合がある。)の濃度が5.0mol/Lとなり、以下の化学式(B)に示されるN,N’-メチレンビスアクリルアミド(以下「MBAA」と略される場合がある。)の濃度が5.12×10-5mol/Lとなり、以下の化学式(C)に示されるN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(以下「TEMED」と略される場合がある。)の濃度が4.0×10-3mol/Lとなるように、AAm、MBAA、TEMEDおよび水を混合してモノマー水溶液を調製した(このとき、AAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.001mol%であった。)。 (Example 1) 1. Synthesis of hydrogel The concentration of acrylamide (hereinafter sometimes abbreviated as “AAm”) represented by the following chemical formula (A) is 5.0 mol/L, and N, N represented by the following chemical formula (B) The concentration of '-methylenebisacrylamide (hereinafter sometimes abbreviated as "MBAA") is 5.12 × 10 -5 mol/L, and N, N, N', Monomer by mixing AAm, MBAA, TEMED and water so that the concentration of N'-tetramethylethylenediamine (hereinafter sometimes abbreviated as "TEMED") is 4.0×10 −3 mol/L. An aqueous solution was prepared (at this time, the molar ratio of MBAA to AAm (ie, crosslinker concentration) was 0.001 mol%).
次に、以下の化学式(D)に示される過硫酸アンモニウム(以下「APS」と略する場合がある。)に水を加えてAPS水溶液を調製した。 Next, water was added to ammonium persulfate (hereinafter sometimes abbreviated as "APS") represented by the following chemical formula (D) to prepare an APS aqueous solution.
続いて、モノマー水溶液およびAPS水溶液に対して凍結脱気処理を施してモノマー水溶液およびAPS水溶液から溶存酸素を取り除いた。そして、モノマー水溶液中のAPSの濃度が0.47×10-3mol/Lとなるように、モノマー水溶液に対してAPS水溶液を加えてプレゲル溶液を調製した。そして、そのプレゲル溶液を円柱形の鋳型(直径5mm,厚み5mm)に入れて25℃の温度条件下でAAmおよびMBAAの重合を行って目的のハイドロゲルを得た。 Subsequently, the aqueous monomer solution and the APS aqueous solution were subjected to freeze deaeration treatment to remove dissolved oxygen from the monomer aqueous solution and the APS aqueous solution. Then, a pregel solution was prepared by adding an aqueous APS solution to the aqueous monomer solution so that the concentration of APS in the aqueous monomer solution was 0.47×10 −3 mol/L. Then, the pregel solution was placed in a cylindrical mold (5 mm in diameter, 5 mm in thickness) and AAm and MBAA were polymerized at a temperature of 25° C. to obtain the intended hydrogel.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 (1)理論架橋密度の算出 上述の数式(I)から、得られたハイドロゲルの理論架橋密度を算出した。 (2)有効架橋密度の算出 上述の数式(II)から、得られたハイドロゲルの有効架橋密度を算出した。 なお、弾性率(G)は、上述の通りして得られたハイドロゲルを動的粘弾性測定装置に供して25℃において測定した。 (3)理論架橋密度に対する有効架橋密度の比の算出 上記(2)で得られた有効架橋密度(νe)を、上記(1)で得られた理論架橋密度で割って理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところその比は75.62であった(図1等参照)。 2. Ratio of Effective Crosslinking Density (ν e ) to Theoretical Crosslinking Density (ν theo ) (1) Calculation of Theoretical Crosslinking Density The theoretical crosslinking density of the obtained hydrogel was calculated from the above formula (I). (2) Calculation of Effective Crosslink Density The effective crosslink density of the obtained hydrogel was calculated from the above formula (II). The elastic modulus (G) was measured at 25° C. using the hydrogel obtained as described above with a dynamic viscoelasticity measuring device. (3) Calculation of the ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density The effective crosslink density (ν e ) obtained in (2) above is divided by the theoretical crosslink density obtained in (1) above to obtain the effective crosslink density relative to the theoretical crosslink density. The crosslink density ratio was found to be 75.62 (see FIG. 1, etc.).
3.引張試験 プレゲル溶液をダンベル型の鋳型(全体厚み1.76mm,長方形板部の幅5mm,長方形板部の長さ20mm、長方形板部の両端に設けられる円板部の直径10mm)に入れて25℃の温度条件下でAAmおよびMBAAの重合を行って引張試験用のハイドロゲル試験片を得た。そして、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(a)が得られた。なお、この引張試験は、株式会社島津製作所製の小型卓上
試験機EZ Test(SMTI-2-N)を用いて行われた。また、さらに、変位量を横軸とし、応力を縦軸としてプロットして得られた応力-変位量曲線(図12参照)から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギー(応力-変位量曲線と横軸とで挟まれた図形の面積値(図13参照))は24.32kJ/m2であった(図3参照)。
3. Tensile test A pre-gel solution was placed in a dumbbell-shaped mold (overall thickness 1.76 mm, width of
4.圧縮試験 上述の通りして得られたハイドロゲルを圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(a)が得られた。なお、この圧縮試験は、株式会社島津製作所製の小型卓上試験機EZ Test(SMTI-2-N)を用いて圧縮力100Nで行われた。 4. Compression Test When the hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test, the stress-strain curve (a) shown in FIG. 4 was obtained. This compression test was performed with a compression force of 100 N using a small desktop tester EZ Test (SMTI-2-N) manufactured by Shimadzu Corporation.
5.含水率測定 上述の通りして得られたハイドロゲルの重量を測定した後、70℃に設定した乾燥器にそのハイドロゲルを入れて48時間乾燥させてその乾燥重量を測定し、以下の式からそのハイドロゲルの含水率を求めた。そして、その結果を図9に示した。(含水率)(%)={(ハイドロゲルの重量)-(乾燥重量)}/(ハイドロゲルの重量)×100 5. Water content measurement After measuring the weight of the hydrogel obtained as described above, put the hydrogel in a dryer set at 70 ° C. and dry it for 48 hours to measure the dry weight. The water content of the hydrogel was determined. And the result was shown in FIG. (Water content) (%) = {(weight of hydrogel) - (dry weight)} / (weight of hydrogel) x 100
(実施例2) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を2.58×10-4mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.005mol%であった。 (Example 2) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 2.58×10 −4 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.005 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は13.76であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 13.76 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(b)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは30.38kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. b) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 30.38 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(b)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (b) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
6.繰返引張試験 プレゲル溶液をダンベル型の鋳型(全体厚み1.76mm,長方形板部の幅5mm,長方形板部の長さ20mm、長方形板部の両端に設けられる円板部の直径10mm)に入れて25℃の温度条件下でAAmおよびMBAAの重合を行って引張試験用のハイドロゲル試験片を得た。そして、そのハイドロゲル試験片を繰返引張試験に供したところ、図10に示される応力-歪み曲線(a01~a05)が得られた。なお、この引張試験は、株式会社島津製作所製の小型卓上試験機EZ Test(SMTI-2-N)を用いて行われた。また、本試験の際、ハイドロゲル試験片を5mm/分の速度で3倍にまで伸ばした後に駆動側のチャックを初期位置に戻し、このサイクルを5回繰り返した。
6. Repeated tensile test Put the pre-gel solution into a dumbbell-shaped mold (total thickness 1.76 mm,
(実施例3) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を5.00×10-4mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.01mol%であった。 (Example 3) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 5.00×10 −4 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.01 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は3.18であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 3.18 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(c)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは26.14kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. c) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 26.14 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(c)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (c) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例4) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を2.57×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.05mol%であった。 (Example 4) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 2.57×10 −3 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.05 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は4.65であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 4.65 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(d)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは8.79kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. d) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 8.79 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(d)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (d) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例5) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を5.00×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.1mol%であった。 (Example 5) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 5.00×10 −3 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.1 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は1.83であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 1.83 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(e)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは4.06kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. e) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 4.06 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(e)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (e) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例1) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を2.56×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.5mol%であった。 (Comparative Example 1) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 2.56×10 −2 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.5 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.36であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 0.36 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(f)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.61kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. f) was obtained. Further, the fracture energy obtained from the stress-displacement curve was 0.61 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(f)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (f) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例2) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を5.00×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は1.0mol%であった。 (Comparative Example 2) 1. Synthesis of Hydrogel A desired hydrogel was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 5.00×10 −2 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 1.0 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.03であった(図1等参照)。 2. Ratio of Effective Crosslink Density (ν e ) to Theoretical Crosslink Density (ν theo ) When the ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, the ratio was 0.03 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(g)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.24kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. g) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.24 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(g)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and the stress-strain curve (g) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例3) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるMBAAの濃度を2.44×10-1mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は5.0mol%であった。 (Comparative Example 3) 1. Synthesis of Hydrogel A target hydrogel was obtained as described in Example 1, except that the concentration of MBAA in preparing the aqueous monomer solution was changed to 2.44×10 −1 mol/L. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 5.0 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.04であった(図1等参照)。 2. Ratio of Effective Crosslink Density (ν e ) to Theoretical Crosslink Density (ν theo ) When the ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, the ratio was 0.04 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(h)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.02kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. h) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.02 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(h)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (h) shown in FIG. 4 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例6) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を2.5×10-5mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.001mol%であった。 (Example 6) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 2.5×10 −5 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.001 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は166.82であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 166.82 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から
引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(i)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは4.41kJ/m2であった(図3参照)。
3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. i) was obtained. Further, the fracture energy obtained from the stress-displacement curve was 4.41 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(i)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (i) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例7) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.25×10-4mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.005mol%であった。 (Example 7) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.25×10 −4 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.005 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は62.89であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 62.89 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(j)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは9.84kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. j) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 9.84 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(j)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (j) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例8) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を2.5×10-4mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.01mol%であった。 (Example 8) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 2.5×10 −4 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.01 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は24.08であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 24.08 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(k)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは11.71kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. k) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 11.71 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(k)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (k) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例9) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.25×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.05mol%であった。 (Example 9) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.25×10 −3 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.05 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は2.55であった(図1等参照)。 2. Ratio of Effective Crosslink Density (ν e ) to Theoretical Crosslink Density (ν theo ) When the ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, the ratio was 2.55 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(l)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは5.22kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. l) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 5.22 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(l)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (l) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例10) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を2.5×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.1mol%であった。 (Example 10) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 2.5×10 −3 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.1 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は5.39であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 5.39 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(m)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは4.65kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. m) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 4.65 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(m)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (m) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例4) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.25×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.5mol%であった。 (Comparative Example 4) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.25×10 −2 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.5 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.26であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 0.26 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(n)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.16kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. n) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.16 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(n)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (n) shown in FIG. 6 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例5) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.25×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.5mol%であった。 (Comparative Example 5) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.25×10 −2 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.5 mol %.
2.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(o)が得られた。 2. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. o) was obtained.
3.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(o)が得られた。 3. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (o) shown in FIG. 6 was obtained.
4.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 4. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例6) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を2.5mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.25×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.5mol%であった。 (Comparative Example 6) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 2.5 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.25×10 −2 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.5 mol %.
2.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図5に示される応力-歪み曲線(p)が得られた。 2. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. p) was obtained.
3.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図6に示される応力-歪み曲線(p)が得られた。 3. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and the stress-strain curve (p) shown in FIG. 6 was obtained.
4.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 4. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例11) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を1.0mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を0.5×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.05mol%であった。 (Example 11) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 1.0 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 0.5×10 −3 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.05 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は1.65であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 1.65 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図7に示される応力-歪み曲線(q)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは1.19kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. q) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 1.19 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図8に示される応力-歪み曲線(q)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (q) shown in FIG. 8 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(実施例12) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を1.0mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.0×10-3mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.1mol%であった。 (Example 12) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 1.0 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.0×10 −3 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.1 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は1.71であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1, and the ratio was 1.71 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本実施例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図7に示される応力-歪み曲線(r)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.39k
J/m2であった(図3参照)。
3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. r) was obtained. In addition, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.39 k
J/ m2 (see Figure 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図8に示される応力-歪み曲線(r)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (r) shown in FIG. 8 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例7) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を1.0mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を0.5×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.5mol%であった。 (Comparative Example 7) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 1.0 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 0.5×10 −2 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0.5 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.61であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 0.61 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図7に示される応力-歪み曲線(s)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.47kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. s) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.47 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図8に示される応力-歪み曲線(s)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (s) shown in FIG. 8 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例8) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を1.0mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を1.0×10-2mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は1.0mol%であった。 (Comparative Example 8) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 1.0 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 1.0×10 −2 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 1.0 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.42であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 0.42 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図7に示される応力-歪み曲線(t)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.26kJ/m2であった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. t) was obtained. Further, when the fracture energy was obtained from the stress-displacement curve, the fracture energy was 0.26 kJ/m 2 (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図8に示される応力-歪み曲線(t)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (t) shown in FIG. 8 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例9) 1.ハイドロゲルの合成 モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度を1.0mol/Lに代えると共にMBAAの濃度を0.5×10-1mol/Lに代えた以外は、実施例1に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は5.0mol%であった。 (Comparative Example 9) 1. Synthesis of Hydrogel As shown in Example 1, except that the concentration of AAm was changed to 1.0 mol/L and the concentration of MBAA was changed to 0.5×10 −1 mol/L when preparing the aqueous monomer solution. A desired hydrogel was obtained. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 5.0 mol %.
2.理論架橋密度(νtheo)に対する有効架橋密度(νe)の比 実施例1と同様にして理論架橋密度に対する有効架橋密度の比を求めたところ、その比は0.09であった(図1等参照)。 2. Ratio of effective crosslink density (ν e ) to theoretical crosslink density (ν theo ) The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density was determined in the same manner as in Example 1 and found to be 0.09 (Fig. 1 etc.).
3.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のプレゲル溶液から引張試験用のハイドロゲル試験片を得、そのハイドロゲル試験片を引張試験に供したところ、図7に示される応力-歪み曲線(u)が得られた。また、応力-変位量曲線から破壊エネルギーを求めたところ、その破壊エネルギーは0.06kJであった(図3参照)。 3. Tensile test A hydrogel test piece for a tensile test was obtained from the pregel solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the hydrogel test piece was subjected to a tensile test. u) was obtained. Further, the fracture energy obtained from the stress-displacement curve was 0.06 kJ (see FIG. 3).
4.圧縮試験 上述の通りにして得られたハイドロゲルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図8に示される応力-歪み曲線(u)が得られた。 4. Compression Test The hydrogel obtained as described above was subjected to a compression test in the same manner as in Example 1, and a stress-strain curve (u) shown in FIG. 8 was obtained.
5.含水率測定 上述の通りにして得られたハイドロゲルの含水率を実施例1と同様にして求めた。そして、その結果を図9に示した。 5. Water Content Measurement The water content of the hydrogel obtained as described above was determined in the same manner as in Example 1. And the result was shown in FIG.
(比較例10) 1.対照サンプルの合成 MBAAを添加しなかった以外は、実施例1に示される通りにして目的の対照サンプルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0mol%であった。 (Comparative Example 10) 1. Synthesis of Control Sample The desired control sample was obtained as described in Example 1, except that no MBAA was added. At this time, the molar ratio of MBAA to AAm (that is, the cross-linking agent concentration) was 0 mol %.
2.引張試験 実施例1と同様にして本比較例のモノマー溶液から引張試験用の試験片を得、その試験片を引張試験に供したところ、図2に示される応力-歪み曲線(z)が得られた。 2. Tensile test A test piece for a tensile test was obtained from the monomer solution of this comparative example in the same manner as in Example 1, and the test piece was subjected to a tensile test. As a result, the stress-strain curve (z) shown in FIG. 2 was obtained. was taken.
3.圧縮試験 上述の通りにして得られた対照サンプルを、実施例1と同様にして圧縮試験に供したところ、図4に示される応力-歪み曲線(z)が得られた。 3. Compression Test The control sample obtained as described above was subjected to compression test in the same manner as in Example 1, resulting in the stress-strain curve (z) shown in FIG.
(実施例13) 1.ハイドロゲルの合成 水を2mol/Lの尿素水溶液に代えると共に、円柱形の鋳型(直径5mm,厚み5mm)をダンベル型の鋳型(全体厚み1.76mm,長方形板部の幅5mm,長方形板部の長さ20mm、長方形板部の両端に設けられる円板部の直径10mm)に代えた以外は、実施例2に示される通りにして目的のハイドロゲルを得た。なお、このときのAAmに対するMBAAのモル比率(すなわち架橋剤濃度)は0.005mol%であった。
(Example 13) 1. Synthesis of hydrogel Water was replaced with a 2 mol / L urea aqueous solution, and a cylindrical mold (
2.繰返引張試験 実施例2と同様にして本実施例で得られたハイドロゲルを繰返引張試験に供したところ、図11に示される応力-歪み曲線(a01u~a05u)が得られた。 2. Repeated Tensile Test The hydrogel obtained in this example was subjected to a repeated tensile test in the same manner as in Example 2, and the stress-strain curves (a01u to a05u) shown in FIG. 11 were obtained.
<まとめ> 上記実施例および比較例により有効架橋密度(νe)/理論架橋密度(νtheo)が1を超えるハイドロゲルは、有効架橋密度(νe)/理論架橋密度(νtheo)が1以下のハイドロゲルに比べ、引張時や圧縮時に破壊されにくいだけでなく、引張強度や圧縮強度に優れず破壊エネルギーも十分に大きいことが明らかとなった。このため、有効架橋密度(νe)/理論架橋密度(νtheo)>1を指標とすることによって高強度のハイドロゲルを作製することができる。 <Summary> According to the above examples and comparative examples, the effective cross -linking density (ν e )/theoretical cross-linking density (ν theo ) of hydrogels exceeding 1 is 1. Compared to the following hydrogels, it was clarified that not only was it less likely to be broken during tension and compression, it was also superior in tensile strength and compressive strength, and had sufficiently high breaking energy. Therefore, by using effective crosslink density (ν e )/theoretical crosslink density (ν theo )>1 as an index, a high-strength hydrogel can be produced.
圧縮試験では、1.0mol%の架橋剤濃度を有するハイドロゲルは70%程度圧縮されることにより破断したが、0.001mol%~0.01mol%の架橋剤濃度を有するハイドロゲルは90%程度圧縮されても破断せず良好な強度を示した。また、0.001mol%~0.01mol%の架橋剤濃度を有するハイドロゲルは引張試験でも良好な結果を示した。また、架橋剤濃度が同一である場合、モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度が高くなる程、引張強度が高くなることが明らかとなった。これは、モノマー水溶液調製時におけるAAmの濃度が高くなる程、分子鎖同士の絡み合いが多くなり、その結果、エネルギー散逸効果が高くなるためであると考えられる。 In the compression test, the hydrogel with a cross-linking agent concentration of 1.0 mol% was broken by about 70% compression, but the hydrogel with a cross-linking agent concentration of 0.001 mol% to 0.01 mol% was about 90%. It did not break even when compressed and showed good strength. Hydrogels with crosslinker concentrations of 0.001 mol % to 0.01 mol % also showed good results in tensile tests. It was also found that, when the concentration of the cross-linking agent is the same, the higher the concentration of AAm in the preparation of the aqueous monomer solution, the higher the tensile strength. This is probably because the higher the concentration of AAm during the preparation of the aqueous monomer solution, the more the molecular chains are entangled with each other, resulting in a higher energy dissipation effect.
また、図10および図11に示されるように、実施例2および実施例13に係るハイドロゲルには、ヒステリシスは認められなかった。また、実施例13に係るハイドロゲルは、実施例2に係るハイドロゲルよりも僅かに良好な引張強度を示した。 Moreover, as shown in FIGS. 10 and 11, no hysteresis was observed in the hydrogels according to Examples 2 and 13. Also, the hydrogel according to Example 13 showed slightly better tensile strength than the hydrogel according to Example 2.
本発明に係る高強度ゲル体の作製方法は、従前にない方法であるため、従前にはない高強度ゲル体を提供することができる。 Since the method for producing a high-strength gel body according to the present invention is an unprecedented method, it is possible to provide an unprecedented high-strength gel body.
Claims (5)
前記複数種類のゲル体それぞれの理論架橋密度を求める理論架橋密度算出工程と、
前記複数種類のゲル体それぞれの弾性率を測定する弾性率測定工程と、
前記弾性率を利用して前記複数種類のゲル体それぞれの有効架橋密度を求める有効架橋密度算出工程と、
前記複数種類のゲル体それぞれについて前記理論架橋密度に対する前記有効架橋密度の比を求める比算出工程と、
前記理論架橋密度に対する前記有効架橋密度の比が1を超えるゲル体を選出する選出工程と
を備える、高強度ゲル体の作製方法。 a gel body preparation step of preparing a plurality of types of gel bodies while changing at least one of the monomer concentration and the added amount of the cross-linking agent;
a theoretical cross-linking density calculating step for obtaining the theoretical cross-linking density of each of the plurality of types of gel bodies;
an elastic modulus measuring step of measuring the elastic modulus of each of the plurality of types of gel bodies;
an effective cross-linking density calculating step of obtaining the effective cross-linking density of each of the plurality of types of gel bodies using the elastic modulus;
a ratio calculating step of obtaining a ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density for each of the plurality of types of gel bodies;
A method for producing a high-strength gel body, comprising a selection step of selecting a gel body in which the ratio of the effective crosslink density to the theoretical crosslink density exceeds 1.
前記モノマー濃度に一致するように液体にモノマーを溶解させると共に、前記架橋剤添加量に一致する量の架橋剤を前記液体に溶解させるプレゲル溶液調製工程と、
前記モノマーおよび前記架橋剤を反応させてゲル体を作製するゲル体作製工程と
を備える、高強度ゲル体の作製方法。 A condition selection step of selecting a monomer concentration and a cross-linking agent addition amount such that the ratio of the effective cross-linking density to the theoretical cross-linking density of the gel body exceeds 1;
A pre-gel solution preparation step of dissolving a monomer in a liquid to match the monomer concentration and dissolving an amount of a cross-linking agent in the liquid that matches the amount of the cross-linking agent added;
A method for producing a high-strength gel body, comprising a gel body-producing step of reacting the monomer and the cross-linking agent to produce a gel body.
前記高分子網目体に含まれる液体と
を備え、
前記ビニル系モノマー成分には、前記アクリルアミドが90mol%以上含有され、
理論架橋密度に対する有効架橋密度の比が1を超える
高強度ゲル体。 a polymer network obtained by radically reacting a vinyl-based monomer component containing acrylamide with N,N'-methylenebisacrylamide as a cross-linking agent;
a liquid contained in the polymer network;
with
The vinyl-based monomer component contains 90 mol% or more of the acrylamide,
The ratio of effective crosslink density to theoretical crosslink density is greater than 1
High strength gel body.
ハイドロゲル。 a vinyl-based monomer component containing acrylamide at a concentration in the range of 2.5 mol/L or more and 5.0 mol/L or less in water and containing 90 mol% or more of the acrylamide ; and 0.001 mol with respect to the vinyl-based monomer component. % or more and 0.01 mol % or less, and N,N'-methylenebisacrylamide as a cross-linking agent is radically reacted with the hydrogel.
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