Swelling and cross-linking density effects on the structure of partially ionized gels

(Received 25 January 1994, received in final forum 11 March 1994, accepted 18 March 1994)

Abstract
We report on small angle neutron scattering experiments performed on weakly ionized gels at various cross-link densities or swelling ratios and on the corresponding solutions. The excess of scattering intensity observed in the gels compared to the equivalent solutions is attributed to frozen fluctuations of concentration associated with more densely cross-linked regions. The variation of the excess scattering intensity with cross-linking degree or swelling ratio supports the picture of a rather compact structure for these regions in contrast with the large branched overlapping structure suggested for other gels. The presence of electrostatic interactions during the gelation reaction reduces noticeably the extent and the amplitude of the frozen fluctuations.

Résumé
Nous étudions par diffusion de neutrons aux petits angles des gels faiblement ionisés à taux de réticulation et gonflement variables ainsi que les solutions équivalentes. L'excès d'intensité diffusée par les gels par rapport aux solutions correspondantes est attribué à des fluctuations de concentration gelées qui sont associées à des régions plus densément réticulées. La variation de cet excédent d'intensité avec le taux de réticulation ou le gonflement donne à ces régions l'image d'une structure plutôt compacte, différente des grandes structures ramifiées et enchevêtrées, suggérées pour d'autres gels. La présence d'interactions électrostatiques au cours de la gélification réduit de façon notable la taille et l'amplitude des fluctuations gelées.