Page 186 - 201809

·1612· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

由图 2 可以看出，树脂的吸水倍率随 NaAMC 14 S
质量分数的增加，呈现先增大后减小的趋势。主要
是因为，NaAMC 14 S 是一种长链阴离子疏水单体，
且含有酰胺基和磺酸基等强亲水基团，适量加入到
反应体系中，一方面其疏水基团的疏水缔合作用会
改变树脂的空间网络结构；另一方面聚合物网络链
段中的亲水基团增加，都会使树脂吸水能力提高。
但由于此单体具有较长的碳链, 而且 CMC 也是大
分子结构，随着 NaAMC 14 S 单体加入量的增多，就

会使得反应体系中空间位阻增大，反应进行不完全， 图 3 NaAMC 14 S (a) 、 CMC (b) 和 CMC-g-P(AM-co-
高吸水树脂分子量过低，可溶性树脂成分增多，也 NaAMC 14 S) (c)高吸水树脂的红外光谱图
不能形成有效的空间网络结构，产物吸水倍率出现 Fig. 3 FTIR spectra of NaAMC 14 S (a), CMC (b) and
CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14 S) (c)
降低趋势。当 w(NaAMC 14 S)=0.93%时，疏水基团通

过疏水缔合作用使得树脂具有较好的空间网络结 2.2.2 扫描电镜（SEM）分析
构，亲水基团与 AM 等共聚单体的亲水基团发生协 图 4 为 CMC 和 CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14 S)
同作用，使树脂的吸水倍率达到 1011.9 g/g。因此， 高吸水树脂的扫描电镜图。
当 w(NaAMC 14 S)=0.93%时，合成的树脂吸水性能
最好。
2.1.3 高吸水树脂的优化合成条件
通过以上实验，考察了固含量为 20%、w(APS)=
0.2%、w(MBA)=0.2%、反应温度 70 ℃、时间 4 h 时，
CMC 和 NaAMC 14S 加入的质量分数对树脂吸水性能

的影响，其优化条件为，w(CMC)=10%，w(NaAMC 14S)= 图 4 CMC（a）和 CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14 S) （b）
0.93%，w(AM)=89.07%。在此优化条件下按 1.2 节 高吸水性树脂的扫描电镜图
Fig. 4 SEM images of CMC (a) and CMC-g-P(AM-co-
方法合成高吸水树脂用于测试树脂的各种性能。
NaAMC 14 S) resin (b)
2.2 CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14 S)高吸水性 树 脂
的结构表征 图 4a 显示 CMC 表面结构比较有规则、平滑且
2.2.1 红外光谱（FTIR）分析 致密，没有明显的裂缝、孔洞和层状结构，因此，
NaAMC 14S、CMC 和 CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14S) 不能有效地吸收和保持水分；而从图 4b 可知，在
高吸水树脂的红外光谱图见图 3。 CMC 上接枝共聚单体 AM 和长链 NaAMC 14 S 后，
–1
图 3a 中，3295 cm 为缔合态 N—H 特征吸收 共聚物具有较好的空间网络结构，表面产生许多不
–1
峰，2923 cm 为亚甲基反对称伸缩振动的特征吸收 规则的裂缝和孔洞结构，当共聚物与水接触后，其
峰，2846 cm –1 为亚甲基对称伸缩振动的特征吸收 网络结构有效的扩张，增大树脂与水接触的表面积，
–1
峰，1191 cm 为磺酸盐 R—SO 3 Na 的特征吸收峰。 使树脂能大量的吸收水分；且由于 NaAMC 14 S 疏水
–1
图 3b 中，在 3580 cm 附近出现了—OH 伸缩振动 基团的疏水缔合作用，使得树脂的网络结构强度增
–1
吸收峰，1600 和 1419 cm 处分别是羧酸盐中羰基 大，会有利于提高吸水树脂的保水性能。
的反对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰，1320 cm –1 2.3 高吸水树脂的吸液性能
处是 C—O—C 的伸缩振动吸收峰。与图 3a、b 相比， 2.3.1 高吸水树脂的吸水速率
–1
图 3c 同样在 3580 cm 附近出现了—OH 伸缩振动 CMC-g-P(AM-co-NaAMC 14 S)高吸水树脂的吸
–1
吸收峰，在 2846 cm 附近为亚甲基对称伸缩振动特 水倍率随时间变化的曲线见图 5，实验中，每隔
–1
征吸收峰，1320 cm 附近是 C—O—C 的伸缩振动 30 min 测一次树脂的吸水倍率。
–1
吸收峰，1191 cm 为磺酸盐 R—SO 3 Na 特征吸收峰； 由图 5 可知，高吸水树脂的吸水速率随时间的
–1
并且在 1673 和 1584 cm 附近出现了羧基和酰胺基 变化可分为 3 个阶段。第Ⅰ阶段，树脂的吸水速率
–1
的羰基的振动吸收峰，在 1400 cm 处出现了羧酸盐 较快，吸水倍率陡增；第Ⅱ阶段，吸水速率变得缓
慢，吸水倍率逐渐增加，最高可达到 1425.6 g/g；第
的—C==O—伸缩振动吸收峰。可以说明 NaAMC 14
和 AM 成功的接枝到 CMC 上形成了 CMC-g-P(AM- Ⅲ阶段，此时的吸水量不变，吸水速率几乎为零，
co-NaAMC 14 S)共聚物。 吸水倍率不再增加。这是因为第Ⅰ阶段，一方面树