 | (1) |
式中m是样品溶胀后的质量，m0是未溶胀样品的质量。如果凝胶(或膜等)吸收液体的质量为q，则
 | (2) | |
 | (3) |
v是被吸收液体的体积，r是液体密度
 | (4) |
其中 
(5)
K为仪器常数,通过标定得到，
为某时刻溶胀所造成的液面降低高度。
凝胶(或膜)的溶胀是一个随时间变化的过程。溶胀度随时间的变化具有类似酶促反应的特征，因此可将溶胀度(a)与时间(t)通过下式关联起来。
 | (6) |
将6式整理变为倒数形式：
 | (7) |
以1/a对1/t作图得一直线，截距为样品的最大溶胀度(amax)的倒数，斜率为溶胀速率常数(k)与最大溶胀度(amax)之比。
去年冬天
第1楼2011/05/31
2 实验装置
改进型溶胀度测定仪如图1所示。
3 操作步骤及数据处理
3.1 将一定量的待测样品置于多孔吊篮4中。
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| 图1 仪器装置示意图 | |
| 1 空心磨口塞 2 塞孔和磨口孔 3 空心挂钩 4 玻璃多孔吊篮 5 贮水槽 6,7,8,9 二通活塞 10 三通活塞 11 内径 0.5~0.7cm 的刻度管 11' 内径 0.1~0.3cm 的刻度管 12 打气球 |
如果样品是溶胀度较大的凝胶材料，须将活塞6打开，活塞7关闭；如果样品是溶胀度较小的膜材料则须将活塞6关闭，7打开。打开活塞10使之与大气相通，然后由贮液槽5向体系中加入水(或其它液体)使液面略低于刻度管上面的刻度，然后关闭活塞8。盖上塞子1，使塞子孔和磨口孔重合，并记下刻度管起始液面位置h0，旋转活塞10，使仪器与大气隔绝而与气球连通。用打气球12打气将管6或管7中的液体压入上部球中，并将样品完全浸泡，注意液体液面不可高于空心挂钩孔，以免形成液封。然后旋转活塞10，使仪器与大气完全隔绝，并开始记时。溶胀一段时间后旋转活塞10使仪器重新与大气接通，样品保持在球中的吊篮中，液面回落，并与样品分离，待两管液面重新持平后，记下液面位置h。重复上述溶胀操作，直到刻度管液面不再改变为止。实验中液体不够时，可通过贮液槽5补充之。测定完毕可通过活塞9将液体放掉。
去年冬天
第2楼2011/05/31
3.2 数据处理
数据处理前应首先标定仪器常数K。当刻度管液面处于某较低位置时，通过口1定量加入一定体积v的液体,测定液面上升的高度然后确定仪器常数
。计算溶胀度a并作a~t图，求出最大溶胀度amax，以1/a对1/t作图求直线斜率，溶胀常数k = 斜率.amax。
4 仪器特点
与文献[1]介绍的多加德金溶胀测定仪相比较，本仪器具有以下特点：
(1) 该溶胀仪对凝胶，膜材料等均可测试，测试范围广，测试精度高。
(2) 根据需要可随时补加溶剂，操作方便。
(3) 仪器结构简单，造价低廉，便于推广。
5 应用举例
用图示装置分别测定了壳聚糖(CS), 壳聚糖包埋聚甲基丙烯酸凝胶(CS-PMAA1)，壳聚糖-聚甲基丙烯酸互贯网络凝胶(CS-PMAA2)以及壳聚糖包埋聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶(CS-PNIPAM)的溶胀动力学，并计算了各凝胶溶胀速率常数k。各凝胶溶胀动力学过程示于图2，溶胀速率常数求算参见图3。
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| 图2 壳聚糖类凝胶溶胀动力学 | 图3 溶胀度倒数对时间倒数 |
由图2可以看出，壳聚糖单独成胶时，最大溶胀度显著大于包埋有其它高分子的壳聚糖凝胶，同样也显著大于其与甲基丙烯酸形成的互贯网络凝胶。对CS-PMAA1和CS-PMAA2而言，尽管它们的组成一样，但由于在后一种凝胶中PMAA也以交联形式存在，而且与CS网络互贯，因此最大溶胀度自然小于前者。
就溶胀速率而言，情况比较复杂。根据方程(7)由图3可以求得各凝胶的溶胀速率常数，对CS，CS-PMAA1，CS-PMAA2和CS-PNIPAM，溶胀速率常数分别为13.1,20.1,9.1,5.0.
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