Page 153 - 《精细化工》2020年第1期
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第 1 期 张 昊，等: 淀粉基磺酸型离子交换树脂的制备及对染料吸附性能 ·139·
质量分数又呈下降趋势。由自由基聚合的机理可知， 应温度以 65℃为宜。
乙烯类单体与淀粉的接枝共聚反应由链引发、链增
长和链终止等基元反应组成。由过硫酸铵-亚硫酸氢
钠组成的氧化还原引发体系经分解可产生 SO 4 •和
SO 3 •两种初级自由基 [25] ，初级自由基与淀粉羟基反
应后夺取羟基中的氢原子形成 St-O•，St-O•，随后
与体系中的单体加成，引发连锁反应，最终形成接
枝淀粉。增加引发剂用量可提高体系中自由基的浓
度，提高单体的转化率，促使接枝反应的进行。但
引发剂浓度过高时，产生过多的自由基可能会促进
引发剂分子的诱导分解 [26] ，从而降低引发效率，使
接枝率下降。因此，作者制备 GSR 树脂最佳引发剂 图 3 温度对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸附量的影响
Fig. 3 Effect of temperature on the sulfonate mass fraction
浓度定为 0.056 mol/L。 and adsorption of MB
2.2.3 单体添加量对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB
吸附量的影响
单体添加量对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸
附量的影响见图 4。
图 2 引发剂浓度对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸附
量的影响
Fig. 2 Effect of initiator addition on the sulfonate mass
fraction and adsorption of MB
此外，GSR 对阳离子染料 MB 吸附量的变化趋
势与其磺酸基质量分数的变化规律基本一致，也证 图 4 单体添加量对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸附
实了 GSR 主要是通过接枝支链结构单元中的阴离 量的影响
子基团（磺酸基）的离子交换作用实现对染料的吸 Fig. 4 Effect of monomer input ratios on thesulfonate mass
fraction and adsorption of MB
附，与天然淀粉主要依靠氢键及分子间力结合染料
存在明显区别。磺酸基质量分数对 GSR 的吸附（离 随着单体添加量的提高，GSR 的磺酸基质量分
子交换）性能有决定性影响。 数也逐步提高，但当单体与淀粉的物质的量比超过
2.2.2 温度对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸附量 3∶4 后，接枝率不仅不再提高，甚至有所下降。单
的影响 体浓度的增加有利于提高自由基与单体分子发生有
温度对 GSR 磺酸基质量分数及对 MB 吸附量的 效碰撞的几率，促进接枝分子链的增长 [29] 。但单体
影响见图 3。由图 3 可知，GSR 的磺酸基质量分数 浓度过大时，生成均聚物较多 [30] ，大量的均聚物使
起初随反应温度的提高而增大，但当温度超过 65℃ 体系黏度上升，不利于单体分子的运动，使单体分
时，又逐渐降低，表明接枝率下降。由于引发剂的 子与淀粉自由基发生有效碰撞的几率降低。此外，
分解为吸热反应，需要吸收能量，适当提高反应温 单体浓度过高也可能导致自由基向单体的链转移反
度可以促使引发剂分解产生足够数量的自由基，进 应增多，使接枝分子链的聚合度下降，均聚物增多，
而引发接枝反应。但温度过高，引发剂分解过快， 从而降低了接枝反应的效率。由此可见，单体的添
使体系中初级自由基的浓度过大 [27] ，可能引起双基 加量不可无限增大，本文中在单体（以 SMAS 计）
偶合和歧化反应增多，导致链终止的速率增加 [28] ； 与淀粉物质的量比不超过 1∶2 的范围内，可以通过
另一方面使与接枝反应竞争的均聚反应也加快，最 调整单体的用量来调节 GSR 中磺酸基团的含量，以
终接枝率下降。因此，制备 GSR 淀粉树脂的最佳反 得到吸附性能不同的一系列淀粉基离子交换树脂。所
