Page 43 - 《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
2.3 树脂溶胀动力学研究
树脂的吸水速率见图 11a；树脂 t/W t 对 t 的拟合
曲线见图 11b。从图 11a 可以看出，两种树脂的溶胀
行为相似。初始阶段，树脂的吸水倍率均大幅上升，
吸水速率较快，随时间的推移吸水速率减缓，最终
达到饱和。值得注意的是，PVA/ P(AA-AM)/Urea 树
脂的吸水倍率（505 g/g）要高于 P(AA-AM)/Urea 树
脂的吸水倍率（414 g/g），PVA 的加入对提高树脂
的吸水倍率有利，这是由于 PVA 可以贯穿在树脂的
三维网状结构中与网格中的—COOH、—CONH 2 基
团形成氢键，从而形成了半互穿网络结构。
图 11 （a）树脂的吸水速率曲线；（b）树脂 t/W t 对 t 的
拟合曲线
Fig. 11 (a) Water-absorbing rate diagrams of the resin and
(b) fitting curves of resin t/W t versus t
如图 11b 所示， P(AA-AM)/Urea
PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂的理论平衡吸水倍率分别
为 454 和 555 g/g，与实验值非常接近。根据准二阶
膨胀动力学模型（见公式 1、2、3），PVA/P(AA-AM)/
–4
Urea 的膨胀速率常数 k s 〔2.82310 g/（g·min）〕比
P(AA-AM)/Urea 的膨胀速率常数〔 3.34710
（g·min）〕要低，但 PVA/P(AA-AM)/Urea 的初始吸
水速率（ 86.58 g·min/g ）比 P(AA-AM)/Urea
（68.68 g·min/g）要高得多。说明在初始阶段，PVA/P
(AA-AM)/Urea 树脂吸收水分子的速率更快，这不仅
是因为 PVA 所含丰富的羟基提高了 PVA/P(AA-AM)/
Urea 树脂的亲水性，而且 PVA 与 P(AA-AM)/Urea
构成的半互穿网络结构提高了树脂的比表面积，增
加了树脂与水的接触面积，因此，拥有更快的吸水
·2191·
速率。
2.4 树脂释水性能研究
图 12 是 P(AA-AM)/Urea 和 PVA/P(AA-AM)/
Urea 树脂在温度为 25 和 40 ℃、湿度均为 10%条件
下的释水曲线。由于湿度较低，两种树脂的释水速
率都较快，但是在同样的条件下，PVA/P(AA-AM)/
Urea 树脂的释水速率比 P(AA-AM)/Urea 树脂缓慢。
PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂在 25 和 40 ℃下 4 h 的释
水率分别为 40.9%和 68.0%，而 P(AA-AM)/Urea 树
脂在同样条件下的释水率为 46.4%和 86.7%。表明
PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂具有更好的缓释水性能。
这主要是因为 PVA 侧链上的—OH 含量较多，与水
分子之间形成氢键作用，减缓了水分的蒸发。
图 12 （a）25 ℃下树脂的释水曲线；（b）40 ℃下树脂
的释水曲线
和 Fig. 12 (a) Water release curves of resin under 25 ℃ and
(b) water release curves of resin under 40 ℃
2.5 PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂尿素缓释性能研究
以 PVA/P(AA-AM)/Urea 树脂为例研究尿素的
释放性能，结果如图 13 所示。
–4 g/