Page 70 - 《精细化工》2020年第3期
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·488·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

            粉预糊化过程）；加入 4 mL 质量浓度为 5000 mg/L 的                  基团数量。水解度单因素探索实验条件为：在固体单
            引发剂 APS ；同时将 5.7735  g  AM 、 0.2265  g             体含量为 20%的 50  g 聚合体系中，可溶性淀粉加量
            C 16 DMAAC〔AM 0.08131 mol, C 16 DMAAC 6.5566×      为 20%（固体单体质量为 10 g，即可溶性淀粉加量为
              –4
            10  mol, n(AM)∶n(C 16DMAAC)=99.2∶0.8〕和 0.02 g      2.0 g），n(AM)∶n(C 16 DMAAC)= 99.2∶0.8，APS 4 mL，
            MBA 混合后加入到 10 mL 去离子水中溶解，随后将                       MBA 0.02 g，单体聚合后按照式（1）制备水解度分
            此溶液缓慢倒入预糊化的可溶性淀粉溶液中，并立                             别为 0、20%、40%、60%、80%和 100%的树脂产品。
            即用 1 mol/L 的 NaOH 调节溶液 pH 至 7.0。反应 15              水解度对树脂吸水倍率的影响如图 1 所示。由图 1
            min 后，混合溶液变成凝胶状态，关闭磁力搅拌，                           可见，NaOH 水解过程能够显著提高 AM 系吸水树
            70  ℃下保持 3 h。接着用剪刀将凝胶剪碎，称取质                        脂的吸水性能，当未实施 NaOH 水解步骤时，树脂

            量为 m 1 的粒状凝胶（含水率为 80%）和质量为 m 2                     吸水倍率为 17.21 g/g；当水解度为 80%时，吸水倍
            的 NaOH〔m 1 和 m 2 的关系见式（1）〕，共同放入密封                  率达到最大，为 1179.27 g/g。随着水解度的增加，
            袋中，混匀，密封，放置于电热鼓风干燥箱中 90  ℃                         可溶性淀粉接枝的 AM 支链上—CONH 2 转变为
            反应 3 h，最后取出烘干 24 h，用无水乙醇提纯，烘干，                     —COONa 的数量增加，可与水分子之间形成氢键作
            粉碎过 10 目和 18 目 筛，中 间 物即固 体                         用，从而大大提高树脂的吸水倍率                   [25]  。另外，
            AM-co-C 16DMAAC 树脂颗粒。                              —COONa 基团在水溶液中易发生电离，转变为带负
                         2  ( m   1  2m   0  %  4   0f   )  7  1      （1）    电的—COO ，—COO 可以相互之间产生静电斥力，
                                                                         –
                                                                                  –
            式中：m 1 为粒状凝胶的质量，g；m 2 为 NaOH 的质                    促进树脂三维网状结构的扩张，从而能够固定更多
            量，g；20%为聚合凝胶的固体单体含量；f 为聚合                          的水分子。但是当水解度为 100%时，聚合物分子链
            凝胶的水解度,即酰胺基（—CONH 2 ）转化为羧酸钠                        扩张过大，导致树脂的保水能力下降。所以，适宜
            （—COONa）的比例，%；40、71 分别为 NaOH 和                     的水解度为 80%。
            AM 的摩尔质量，g/mol。
            1.3    吸水倍率测试
                 称取 0.1 g 干燥树脂颗粒于盛有去离子水（或质
            量分数为 0.9%  NaCl 溶液，以下简称为生理盐水）
            的 250 mL 烧杯中，浸泡一段时间后，过滤，称重。
            树脂的吸水倍率计算公式如式（2）所示。
                                 m   m
                             Q a  =  后  前             （2）
                                   m 前
            式中：Q a 为树脂的饱和吸水倍率，g/g；m前为干燥树
            脂的质量，g；m后为干燥树脂达到吸液饱和时的质
                                                                       图 1    水解度对树脂吸水倍率的影响
            量，g。                                               Fig. 1    Effect of degree of hydrolysis on the water absorbency
            1.4    性能测试及表征                                           of resin

                 聚合树脂水解前后样品采用溴化钾压片法，在
                                                               2.1.2    可溶性淀粉加量对树脂吸水倍率的影响
            傅里叶变换红外光谱仪上对样品进行结构表征；聚
                                                                   可溶性淀粉加量单因素探索实验条件为：固定
            合凝胶和树脂颗粒吸水膨胀后样品用液氮真空冷冻
                                                               水解度为 80%，探讨了可溶性淀粉加量为 10%、
            干燥仪干燥处理，喷金，采用扫描电镜观察微观形
                                                               20%、30%、40%、50%、60%、70%和 80%对树脂
            貌；采用流 变仪在 25  ℃下测试了 单因素优化
                                                               吸水倍率的影响，结果见图 2。可溶性淀粉分子中
            AM/C 16 DMAAC 物质的量比时水解前后聚合凝胶的
                                                               含有 8 个羟基，由图 2 可知，当可溶性淀粉含量从
            物理性能（黏性和弹性），平板剪切频率为 0.1~10 Hz。
                                                               10%增至 40%时，树脂的吸水倍率从 823.79  g/g 增
            2    结果与讨论                                         至 1269.17 g/g，且可溶性淀粉的加量为 40%时树脂
                                                               吸水倍率最高。在 AM 系可溶性淀粉复合高吸水性
            2.1      合成条件优化                                    树脂聚合体系中，可溶性淀粉主要起接枝碳骨架和
            2.1.1    水解度对树脂吸水倍率的影响                             提供大量亲水基团—OH 的作用，随着可溶性淀粉
                                                               加量的增加，碳骨架逐渐增长，—OH 数量大大增
                 可溶性淀粉和 AM 聚合得到的凝胶中—CONH 2
            为非离子型基团，亲水性较差，所以实施了 NaOH                           加，因此树脂的吸水倍率逐渐增大。当淀粉加量超
            水解步骤，将—CONH 2 转变为—COONa，增加亲水                       过 40%时，吸水倍率降低，这主要是由于聚合体系
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