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第 3 期 雒春辉，等: 金属离子及羧基单体对 PAM 水凝胶性能的影响 ·425·

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吸收峰  s （—COO ）波数差值的大小来反映 [13] 。 胶的 TGA 曲线。从图中可以看出，S-hydrogel 在
将水凝胶烘干后研成粉末后与 KBr 压片进行 FTIR 20~208 ℃内失重率 1%，主要是分子中水的脱除；
测试，结果如图 2A 所示。可以看出，S-hydrogel 中 在 208~350 ℃内，失重率 17%，这与侧链上羧基以
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 as （—COO ）和  s （—COO ）分别在 1610 cm 和 及酰胺键的分解有关；在 350~500 ℃内，失重率
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1453 cm 处，差值为 157 cm 。而 D-PAM-PAAc-Ca 、 44%，这可能是主链已经碳化所致。由此可知，
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D-PAM-PAAc-Cu 、D-PAM-PAAc-Fe 以及 D-PAM- S-hydrogel 的初始热分解温度为 208 ℃。而浸泡不
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PAAc-Fe 双网络水凝胶中反对称振动吸收峰  as （— 同金属离子后所得双网络水凝胶 D-PAM-PAAc-Ca 、
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COO ）的频率分别降低至 1601、1600、1595 以及 D-PAM-PAAc-Cu 、D-PAM-PAAc-Fe 以及 D-PAM-
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1556 cm 1 处；而对称振动吸收峰  s （—COO ）的 PAAc-Fe 的初始热分解温度分别是 212、215、220
频率分别增加至 1452、1456、1459 以及 1455 cm 1 以及 227 ℃。初始热分解温度越高说明羧基与金属
处；二者之间的差值分别缩小为 149、144、136 和 离子形的离子键能越强 [13] 。结合 TGA 与 FTIR 可知，
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–
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101 cm 。 as （—COO ）频率的降低以及  s （— Fe 与—COO 形成的三齿配位结构最为稳定，因此
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COO ）频率的增加说明羧基与金属离子之间均为双 水凝胶力学性能最优。
齿和三齿配位 [12] 。与其他水凝胶相比，D-PAM- 进一步采用 SEM 观察了水凝胶的微结构，如图
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PAAc-Fe 在 1566 cm 处振动峰变宽，说明羧基和 3 所示。由图 3 可知，不同水凝胶均呈现典型的蜂
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Fe 形成了更稳定的三齿配位 [13] 。 窝状结构 [17] 。图 3a 是 S-hydrogel 的微观结构，微孔
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图 2B 是 S-hydrogel 以及 D-PAM-PAAc-M 水凝 尺寸在 0.2~8.0 m，很不均匀。图 3b~d 是经过 Ca 、

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a—S-hydrogel; b—D-PAM-PAAc-Fe ; c—D-PAM-PAAc-Ca ; d—D-PAM-PAAc-Fe ; e—D-PAM-PAAc-Cu 2+
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图 2 不同水凝胶的 FTIR 谱图（A）和 TGA 曲线（B）
Fig. 2 FTIR spectra of (A) and TGA curves (B) of different hydrogels

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图 3 (a) S-hydrogel, (b) D-PAM-PAAc-Cu , (c) D-PAM-PAAc-Ca , (d) D-PAM-PAAc-Fe , (e)、(f) D-PAM-PAAc-Fe 的
SEM 谱图
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Fig. 3 SEM images of (a) S-hydrogel, (b) D-PAM-PAAc-Cu , (c) D-PAM-PAAc-Ca , (d) D-PAM-PAAc-Fe , (e) and (f)
D-PAM-PAAc-Fe 3+