Коллапс полимерных сеток

В 1978 г. Танакой открыто явление, которое получило название коллапса полимерной сетки, заключающееся в колоссальном обратимом изменении объема набухшей полимерной сетки (1000%) при незначительном изменении условий, определяющих термодинамическое качество растворителя.

В случае полиэлектролитов часть противоионов находится в непосредственной близости от заряженной макромолекулы. Это явление называется конденсацией противоионов (контрионов). В случае слабых полиэлектролитов количество противоионов, связанных с заряженными макромолекулами, зависит от термодинамического качества растворителя. В хороших растворителях «прилипания» ионов к макромолекулам практически не происходит. При ухудшении термодинамического качества растворителя, вызванного изменением температуры или добавками осадителя, начинается процесс поглощения противоионов, сопровождаемый переходом «ожерелья» блобов (клубки маленького размера) в одну шарообразную глобулу.

Наличие даже небольшой доли заряженных звеньев приводит к более ярко выраженному явлению коллапса полимерных сеток. Усиление эффекта связано с существованием облака противоионов внутри слабо заряженной набухшей полимерной сетки. Осмотическое давление противоионов придает дополнительную упругость сетке, подобно тому, как некоторое избыточное давление придает упругость надутому резиновому мячу. При ухудшении качества растворителя происходит поджатие субцепей, расположенных между узлами сетки, вследствие чего объем сетки уменьшается. Но этот эффект не определяет явление коллапса.