基于Slip-Link模型的凝胶大变形与扩散耦合瞬态问题分析

摘要

长链聚合物通过化学键,范德华力等相互作用交联构成的弹性体吸收溶剂后形成聚合物凝胶.聚合物凝胶的溶胀变形过程是溶剂在凝胶网络内的扩散、迁移与凝胶网络变形耦合作用的结果.通常,研究凝胶的扩散-变形耦合问题是基于经典的Flory-Rehner自由能模型进行的,然而该自由能函数由于忽略了凝胶网络链段相互缠绕引起的物理交联对凝胶弹性网络自由能的影响,在计算大变形与扩散耦合问题时误差较大.本文基于Edwards-Vilgis slip-link弹性模型和Flory-Huggins混合理论构建能反映聚合物网络链缠结拓扑限制作用的凝胶自由能函数,并结合凝胶的运动方程和扩散方程,得到能够反映链段缠结影响的凝胶大变形与扩散耦合瞬态方程,并基于此研究网络缠结对凝胶在受压状态下变形梯度和凝胶内溶剂的名义浓度的影响.