(57)【要約】【課題】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。【解決手段】本発明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。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。【選択図】図１
2020180239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ながら複数種類のゲル体を作製するゲル体作製工程と、
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。
【請求項２】
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を選定する条件選定工程と、
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。
【請求項３】
高分子網目体と、
前記高分子網目体に含まれる液体と
を備え、
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。
【請求項４】
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モノマー成分と、前記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Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとをラジカル重合させてハイドロゲルを得る、ハイドロゲル作製方法。
【請求項５】
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モノマー成分と、前記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Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとをラジカル重合させて成る
ハイドロゲル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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重合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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Y. Okumura and K. Ito, Advanced Materials, 13, 485 (2001)
【非特許文献２】K. Haraguchi and T. Takehisa, Advanced Materials, 14, 1120 (2002)
【非特許文献３】J.P. Gong, Y. Katsuyama, T. Kurokawa and Y. Osad, Advanced Materials, 15, 1155 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。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。
【００１０】
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。
【００１１】
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モノマー成分と、その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Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとがラジカル重合させられてハイドロゲルが作製される。なお、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、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、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、モノマー成分の全てがアクリルアミドである。）。
【００１２】
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、ラジカル重合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。
【００１３】
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モノマー成分と、その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Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとをラジカル重合させて成っている。なお、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、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、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、モノマー成分の全てがアクリルアミドである。）。
【００１４】
このハイドロゲルは、ラジカル重合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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１〜１２ならびに比較例１〜４および７〜９に係るハイドロゲルの調製時の架橋剤濃度に対して有効架橋密度／理論架橋密度をプロットした図である。なお、図中、黒丸で示されるプロットが実施例１〜５および比較例１〜３に係るハイドロゲルのものであり、灰色丸で示されるプロットが実施例６〜１０および比較例４に係るハイドロゲルのものであり、白抜丸で示されるプロットが実施例１１および１２ならびに比較例５〜７に係るハイドロゲルのものである。
【図２】実施例１〜５ならびに比較例１〜３および１０に係るハイドロゲルを引っ張ったときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ａ」で示される応力−歪み曲線が実施例１に係るハイドロゲルのものであり、「ｂ」で示される応力−歪み曲線が実施例２に係るハイドロゲルのものであり、「ｃ」で示される応力−歪み曲線が実施例３に係るハイドロゲルのものであり、「ｄ」で示される応力−歪み曲線が実施例４に係るハイドロゲルのものであり、「ｅ」で示される応力−歪み曲線が実施例５に係るハイドロゲルのものであり、「ｆ」で示される応力−歪み曲線が比較例１に係るハイドロゲルのものであり、「ｇ」で示される応力−歪み曲線が比較例２に係るハイドロゲルのものであり、「ｈ」で示される応力−歪み曲線が比較例３に係るハイドロゲルのものであり、「ｚ」で示される応力−歪み曲線が比較例１０に係る対照サンプルのものである。
【図３】実施例１〜１２ならびに比較例１〜４および７〜９に係るハイドロゲルの破壊エネルギーにおよぼす有効架橋密度／理論架橋密度の影響を示す図である。なお、本図には、モノマー水溶液におけるアクリルアミド濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線、同濃度が２．５ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線、および、同濃度が５．０ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線がまとめて示されている。
【図４】実施例１〜５ならびに比較例１〜３および１０に係るハイドロゲルを圧縮したときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ａ」で示される応力−歪み曲線が実施例１に係るハイドロゲルのものであり、「ｂ」で示される応力−歪み曲線が実施例２に係るハイドロゲルのものであり、「ｃ」で示される応力−歪み曲線が実施例３に係るハイドロゲルのものであり、「ｄ」で示される応力−歪み曲線が実施例４に係るハイドロゲルのものであり、「ｅ」で示される応力−歪み曲線が実施例５に係るハイドロゲルのものであり、「ｆ」で示される応力−歪み曲線が比較例１に係るハイドロゲルのものであり、「ｇ」で示される応力−歪み曲線が比較例２に係るハイドロゲルのものであり、「ｈ」で示される応力−歪み曲線が比較例３に係るハイドロゲルのものであり、「ｚ」で示される応力−歪み曲線が比較例１０に係る対照サンプルのものである。
【図５】実施例６〜１０および比較例４〜６に係るハイドロゲルを引っ張ったときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ｉ」で示される応力−歪み曲線が実施例６に係るハイドロゲルのものであり、「ｊ」で示される応力−歪み曲線が実施例７に係るハイドロゲルのものであり、「ｋ」で示される応力−歪み曲線が実施例８に係るハイドロゲルのものであり、「ｌ」で示される応力−歪み曲線が実施例９に係るハイドロゲルのものであり、「ｍ」で示される応力−歪み曲線が実施例１０に係るハイドロゲルのものであり、「ｎ」で示される応力−歪み曲線が比較例４に係るハイドロゲルのものであり、「ｏ」で示される応力−歪み曲線が比較例５に係るハイドロゲルのものであり、「ｐ」で示される応力−歪み曲線が比較例６に係るハイドロゲルのものである。
【図６】実施例６〜１０および比較例４〜６に係るハイドロゲルを圧縮したときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ｉ」で示される応力−歪み曲線が実施例６に係るハイドロゲルのものであり、「ｊ」で示される応力−歪み曲線が実施例７に係るハイドロゲルのものであり、「ｋ」で示される応力−歪み曲線が実施例８に係るハイドロゲルのものであり、「ｌ」で示される応力−歪み曲線が実施例９に係るハイドロゲルのものであり、「ｍ」で示される応力−歪み曲線が実施例１０に係るハイドロゲルのものであり、「ｎ」で示される応力−歪み曲線が比較例４に係るハイドロゲルのものであり、「ｏ」で示される応力−歪み曲線が比較例５に係るハイドロゲルのものであり、「ｐ」で示される応力−歪み曲線が比較例６に係るハイドロゲルのものである。
【図７】実施例１１および１２ならびに比較例７〜９に係るハイドロゲルを引っ張ったときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ｑ」で示される応力−歪み曲線が実施例１１に係るハイドロゲルのものであり、「ｒ」で示される応力−歪み曲線が実施例１２に係るハイドロゲルのものであり、「ｓ」で示される応力−歪み曲線が比較例７に係るハイドロゲルのものであり、「ｔ」で示される応力−歪み曲線が比較例８に係るハイドロゲルのものであり、「ｕ」で示される応力−歪み曲線が比較例９に係るハイドロゲルのものである。
【図８】実施例１１および１２ならびに比較例７〜９に係るハイドロゲルを圧縮したときの応力−歪み曲線である。なお、図中、「ｑ」で示される応力−歪み曲線が実施例１１に係るハイドロゲルのものであり、「ｒ」で示される応力−歪み曲線が実施例１２に係るハイドロゲルのものであり、「ｓ」で示される応力−歪み曲線が比較例７に係るハイドロゲルのものであり、「ｔ」で示される応力−歪み曲線が比較例８に係るハイドロゲルのものであり、「ｕ」で示される応力−歪み曲線が比較例９に係るハイドロゲルのものである。
【図９】実施例１〜１２および比較例１〜９に係るハイドロゲルの含水率に及ぼす架橋剤濃度の影響を示す図である。なお、本図には、モノマー水溶液におけるアクリルアミド濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線、同濃度が２．５ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線、および、同濃度が５．０ｍｏｌ／Ｌであるときの曲線がまとめて示されている。
【図１０】実施例１の作製直後のハイドロゲルを繰返引張試験に供したときの結果を示す応力−歪み曲線である。なお、図中、「ａ０１」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの１回目の引張時のものであり、「ａ０２」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの２回目の引張時のものであり、「ａ０３」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの３回目の引張時のものであり、「ａ０４」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの４回目の引張時のものであり、「ａ０５」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの５回目の引張時のものである。
【図１１】実施例１３の作製直後のハイドロゲルを繰返引張試験に供したときの結果を示す応力−歪み曲線である。なお、図中、「ａ０１ｕ」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの１回目の引張時のものであり、「ａ０２ｕ」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの２回目の引張時のものであり、「ａ０３ｕ」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの３回目の引張時のものであり、「ａ０４ｕ」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの４回目の引張時のものであり、「ａ０５ｕ」で示される応力−歪み曲線が作製直後のハイドロゲルの５回目の引張時のものである。
【図１２】応力−変位量曲線の例を示す図である。
【図１３】応力−変位量曲線から破壊エネルギーを求める方法を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
（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、例えば、以下の数式（Ｉ）により求めることができる。
【００１９】
【数１】
2020180239.tif 000003
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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、例えば、以下の数式（ＩＩ）により求めることができる。
【００２３】
【数２】
2020180239.tif 000004
【００２４】
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）
【００２５】
（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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【実施例】
【００２９】
（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。）。
【００３０】
【化１】
2020180239.tif 000005
【００３１】
【化２】
2020180239.tif 000006
【００３２】
【化３】
2020180239.tif 000007
【００３３】
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。
【００３４】
【化４】
2020180239.tif 000008
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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）。
【００３８】
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。
【００３９】
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
【００４０】
（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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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）。
【００４８】
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）。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
（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。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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）。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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）。
【００６８】
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）。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
（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。
【００７２】
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）。
【００７３】
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）。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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）。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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）。
【００８３】
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）。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（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。
【００８７】
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）。
【００８８】
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）。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（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。
【００９２】
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）。
【００９３】
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）。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
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）。
【００９８】
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）。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
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）。
【０１０３】
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）。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（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。
【０１１５】
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）。
【０１１６】
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）。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
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）。
【０１２１】
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０．３９ｋＪ／ｍ２であった（図３参照）。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
（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。
【０１２５】
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）。
【０１２６】
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）。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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。
【０１３０】
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）。
【０１３１】
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）。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
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）。
【０１３６】
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）。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
（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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
＜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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
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。
【図１】
2020180239.tif 000009
【図２】
2020180239.tif 000010
【図３】
2020180239.tif 000011
【図４】
2020180239.tif 000012
【図５】
2020180239.tif 000013
【図６】
2020180239.tif 000014
【図７】
2020180239.tif 000015
【図８】
2020180239.tif 000016
【図９】
2020180239.tif 000017
【図１０】
2020180239.tif 000018
【図１１】
2020180239.tif 000019
【図１２】
2020180239.tif 000020
【図１３】
2020180239.tif 000021