Page 39 - 《精细化工》2019年第11期

第 11 期 徐桂明，等: PVA/P(AA-AM)/Urea 半互穿高吸水树脂的合成及性能 ·2187·

–1
辨率为 4 cm ，扫描时间为 5 min，参比光路为空气。 3.0、3.5、4.0 h。将样品在设置时间取出称重，记为
1.3.2 热重表征 W 2 。释水率（R）用下式计算 [19] ：
称取 5~10 mg PVA、P(AA-AM)/Urea 和 PVA/ W  W
R /%= 1 2  100 （4）
P(AA-AM)/Urea，用热重分析仪进行测试，温度范 W 1
围为 40~600 ℃，升温速率为 20 ℃/min，氮气流量 1.4.4 尿素释放率的测定
为 20 mL/min。 蒸馏水中尿素释放量：按文献[20]方法测定尿
1.3.3 DSC 表征 素含量。称取适量样品于装有蒸馏水的烧杯中，第
称取 5~10 mg P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA- 一天 1 h 后取样，以后每天定时取样，16 d 为最后
AM)/Urea，用差示扫描量热仪进行测试，在氮气氛围 期限。
下加热，温度范围为 50~330 ℃，升温速率为 10 ℃/min， 不同 pH 溶液中尿素释放量：称取适量样品树
氮气流量为 20 mL/min。 脂于装有不同 pH（分别为 4、5、6、7、8、9）溶
1.3.4 SEM 表征 液的烧杯中，5 d 后按文献[20]方法测定尿素含量。
将 P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA-AM)/Urea 树
脂裁剪成 1 cm1 cm 的正方形，烘干水分，抽真空， 2 结果与讨论
表面喷金，用环境扫描电子显微镜观察其形貌，电
2.1 表征分析
压为 20 kV，束斑为 3，放大倍数分别为 40 倍、80
2.1.1 红外光谱分析
倍、160 倍。
PVA 以及制备的 P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA-
1.4 性能测定
AM)/Urea 树脂的红外光谱图见图 1。
1.4.1 吸水倍率及吸盐水倍率的测定

样品的吸水倍率及吸盐水倍率测定方法同文献
[17]。
1.4.2 吸水速率的测定以及溶胀动力学研究
称取适量样品于已知质量的尼龙袋中（100 目），
浸泡于蒸馏水中，在设定的时间间隔（5、10、15、
20、30、40、50、60、70、80、90 min）将尼龙袋
快速取出，用滤纸快速吸干树脂表面的水分，记录
每一时间段树脂吸水后的质量，计算吸水倍率，作
时间与树脂吸水倍率的变化趋势图。

P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA-AM)/Urea树脂的 图 1 (a) PVA、(b) P(AA-AM)/Urea、(c) PVA/P(AA-AM)/
溶胀动力学通过准二阶膨胀动力学模型来描述 [18] ： Urea 的红外光谱图
t Fig. 1 FTIR spectra of (a) PVA, (b) P (AA-AM)/Urea and
=A Bt （1） (c) PVA/P (AA-AM)/Urea
W
1 从图 1 可以看出，在 PVA 的红外光谱中，位于
A = （2）
–1
kW  2 3434 cm 处的宽峰是 O—H 伸缩振动峰，2929 cm –1
s
–1
1 处为 C—H 的伸缩振动峰，1455 cm 附近为 CH 2 的
B = （3）
–1
W  变形振动吸收峰，1093 cm 处为 C—OH 的不对称
–1
式中：W 为 t 时刻树脂的吸水倍率，g/g；截距 A 为 伸缩振动峰。P(AA-AM)/Urea 树脂在 3434 cm 处为
树脂初始吸水速率的倒数，g·min/g；k s 为膨胀速率 O—H、丙烯酰胺和尿素中N—H 的伸缩振动峰，2973 cm –1
–1
常数，g/（g·min）；W∞为树脂的理论平衡吸水倍率， 处为 C—H 的伸缩振动峰，1627 cm 处为 C==O 的
[21]
g/g；斜率 B 为树脂理论平衡吸水倍率的倒数。 伸缩振动峰，依据前人研究结果 ，1450 和 1384 cm –1
–
1.4.3 释水性能测定 处为—COO 中 C—O 伸缩振动和 O—H、N—H 的弯
称取适量样品，常温常压下浸泡在蒸馏水中 12 h， 曲振动偶合产生的双吸收峰，证明丙烯酸和丙烯酰
用 100 目筛过滤，并用滤纸除去树脂表面多余水分， 胺单体成功接枝。在 PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂的红
–1
称重为 W 1 。转移至直径约为 12 cm 的表面皿中，分 外光谱中，PVA 在 1093 cm 处 C—OH 的伸缩振动
–1
–1
别置于温度为 25 和 40 ℃、湿度均为 10%的鼓风烘 偏移到 1153 cm ，在 3434 cm 处的 O—H 伸缩振动
–1
箱中。25 ℃烘箱设置时间为 1、2、3、4、5、7、8、 峰红移到 3355 cm 处，说明 PVA 与 P(AA-AM)/Urea
9、10 h，40 ℃烘箱设置时间为 1.0、1.5、2.0、2.5、 并没有发生酯化反应。同时，在 1463 和 1403 cm –1