Page 38 - 《精细化工》2019年第11期
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·2186·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                 高吸水树脂（Superabsorbent Polymer, SAP）是           养型高吸水树脂吸水倍率低和吸水速率慢的缺点。
                                                     [1]
            一种具有交联结构的三维网状高分子聚合物 ，可                                 本文以聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸、丙烯酰胺、
            以吸收比自身重几百甚至上千倍质量的水，即使在                             尿素（Urea）为原料，过硫酸钾（KPS）为引发剂，
            溶胀状态下也能保持其网络结构的稳定，挤压也不                             N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，制备了
                               [2]
            易使网格中的水溢出 。因具有高吸水能力、良好                             具有尿素缓释功能的 PVA/P(AA-AM)/Urea 半互穿
            的生物相容性以及生产成本较低等优点，使其有着                             网络高吸水树脂。通过单因素实验探究了高吸水树
                                   [3]
                                                       [6]
            广泛的用途，如卫生用品 、农业                [4-5] 、水处理 、        脂的最佳工艺条件，并对其吸水、释水性能及尿素
                     [7]
            药物缓释 等。研究发现，高吸水树脂不仅可以提                             缓释等性能进行了研究，以期为高吸水性树脂的良
            高土壤的储水能力，也可以延缓肥料的释放速率，大                            好应用提供理论依据。
                                 [8]
            幅度节约农业生产成本 ，研发将肥料缓释和保水
            功能融为一体的营养型高吸水树脂成为研究热点。                             1    实验部分
                 合成树脂系 SAP 主要由丙烯酸（AA）和丙烯
                                                               1.1   试剂与仪器
            酰胺（AM）聚合所得，因其制备工艺简单，原料价
                                                                   聚乙烯醇（PVA，聚合度：175050，相对分子
            格低廉，是目前工业化规模最大的一类吸水树脂。
                                                               质量：75000~80000），AR、丙烯酰胺（AM），CP、
            然而，目前研发的营养型合成树脂系 SAP 吸水倍率                          N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA），CP、4-(二甲氨基)
                 [9]
            较低 ，吸水速率较慢           [10] 。为了克服以上缺点，到
                                                               苯甲醛（PDAB），AR，国药集团化学试剂有限公司；
            目前为止已经开发了各种技术，如添加廉价的无机                             丙烯酸（AA），CP、过硫酸钾（KPS），AR，上海
                 [8]
            黏土 、无机纳米粒子            [11] 等。半互穿聚合物网络
                                                               凌峰化学试剂有限公司；尿素、NaOH、H 2 SO 4 、无
            （semi-IPN）吸水树脂的制备是最常见的方法之一，
                                                               水乙醇，AR，南京化学试剂股份有限公司。
            其可以有效提高树脂的吸水倍率、吸水速率以及热                                 UV-1200 型紫外-可见分光光度计，上海美谱达
            稳定性    [12] 。半互穿网络聚合物由两种聚合物混合而                     仪器有限公司；Tensor-27 型傅里叶变换红外光谱
            成 [13] ，其中一种是交联网状聚合物，另一种是线型
                                                               仪，德国 Bruker 公司；209-F1 型热重分析仪、203-F1
            聚合物，线型聚合物穿插在交联网络中，并且这两
                                                               型差示扫描量热仪，德国 NETZSCH 公司；Quanta200
            种聚合物之间不形成化学键，结构如下所示。半互
                                                               型环境扫描电子显微镜，美国 FEI 公司。
            穿网络结构聚合物比单组分的聚合物具有更高的热
                                                               1.2    合成
            稳定性和耐化学性。                                              P(AA-AM)/Urea 的制备：称取 10.0  g  AA 加入

                                                               250 mL 四口烧瓶中，通过恒压漏斗在冰水浴条件下
                                                               滴加质量分数 10%的 NaOH 溶液，调节中和度为
                                                               70%，加入 10%AM 单体（以 AA 质量为基准，下
                                                               同），搅拌至完全溶解，即得 AA-AM 混合溶液。再
                                                               依次加入与 AA 相同质量的尿素和 0.05%交联剂
                                                               MBA，搅拌至溶解，最后加入 0.4%引发剂 KPS，升
                                                               温至 70 ℃，反应 3 h。聚合完成后，将产物放入 70 ℃
                      P(AA-AM)/Urea 分子链      PVA 分子链
                                                               烘箱中干燥至恒重，用乙醇浸泡洗涤 3 次，70 ℃烘
                 Liu 等 [14] 通过水溶液聚合制备了麦草纤维素-g-                 干，得白色固体 P(AA-AM)/Urea 树脂，粉碎，待用。
            聚（丙烯酸钾）/聚乙烯醇（WSC-g-PKA/PVA）semi-                       PVA/P(AA-AM)/Urea 的制备：在烧瓶中加入
            IPN 水凝胶，提高了吸水倍率和吸水速率。王翠玲                           15%PVA 和 50 mL 蒸馏水，搅拌，90 ℃加热，全部
            等 [15] 采用反相悬浮法聚合得到聚（丙烯酸-醋酸乙烯                       溶解后降温至 60 ℃。倾入按上述方法制得的 AA-AM
            酯）-聚乙烯醇互穿网络高吸水树脂，吸水倍率和热                            混合溶液，其余实验步骤同上述，得白色固体
            稳定性都有较大提升。王丹菊等               [16] 采用水溶液聚合          PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂，粉碎，待用。
            法制备了高吸水尿素-聚乙烯醇-丙烯酸树脂，尿素的                           1.3   表征
            加入仅为增加酯基和酰胺基等非离子基团，使合成树                            1.3.1    红外光谱表征
            脂的支链官能团交联形成网状结构，提高复合树脂的                                将 PVA、P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA-AM)/
            耐盐性能。本文在前人研究的基础上，制备具半互                             Urea 粉碎，烘干水分，加入溴化钾粉末，样品与溴
            穿网络构型和营养功能为一体的高吸水树脂，既赋                             化钾的质量比为 1∶100，碾细，压片，用傅里叶变
                                                                                                       –1
            予吸水树脂良好的肥料缓释功能，又克服了传统营                             换红外光谱仪扫描，扫描范围为 400~4000 cm ，分
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