Page 72 - 《精细化工》2020年第3期
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·490· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
水倍率随着引发剂加量的增加而增加；当引发剂 为了保证树脂吸水膨胀后凝胶的强度，选定 AM-co-
APS 加量大于 4 mL 时，吸水倍率随着引发剂加量 C 16 DMAAC 树脂最优合成条件为：在固体单体含量
的增加而减小。当引发剂加量为 4 mL 时，树脂吸水 为 20%的 50 g 聚合体系中，可溶性淀粉加量为 40%，
倍率最大，为 1551.11 g/g。这主要是由于，在预糊 n(AM)∶n(C 16DMAAC)= 99.2∶0.8，APS (5000 mg/L)
化的可溶性淀粉溶液中加入引发剂 APS，可在可溶 4 mL，MBA 0.02 g，水解度 DH=80%，此条件下吸
性淀粉 分子 上产生 自由 基，使 其能 与 AM 和 水倍率为 1620.78 g/g。
C 16 DMAAC 之间发生接枝共聚反应，形成一条条长
链聚合物；当引发剂加量少时，聚合体系中的自由
基较少，单体之间的聚合效率较低，导致反应单体
过剩，不能较好地形成空间网状结构，从而使树脂
的吸水能力偏低 [27] ；而当引发剂的加量偏多时，聚
合体系中的自由基偏多，从而加快了反应速率，降
低了合成产物的分子量，最终树脂的吸水倍率会大
大降低。所以，较佳 APS 加量为 4 mL。
图 6 交联剂 MBA 加量对树脂吸水倍率的影响
Fig. 6 Effect of cross-linking agent MBA dosage on the
water absorbency of resin
2.2 FTIR 表征
图 7 为可溶性淀粉、单因素优化后聚合凝胶水
解前后样品的红外谱图。
图 5 引发剂 APS 加量对树脂吸水倍率的影响
Fig. 5 Effect of the initiator APS dosage on the water
absorbency of resin
2.1.5 MBA 加量对树脂吸水倍率的影响
交联剂 MBA 加量单因素探索实验条件为：固
定可溶性淀粉加量为 40%、n(AM)∶n(C 16 DMAAC)=
99.2∶0.8、APS 4 mL 和水解度为 80%，探讨了 MBA
加量分别为 0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035
和 0.040 g 对树脂吸水倍率的影响，结果如图 6 所示。 图 7 聚合凝胶水解前（a）、聚合凝胶水解后（b）和可
由图 6 可以看到，树脂的吸水倍率随着交联剂 MBA 溶性淀粉（c）的红外光谱图
加量的增加而降低。在引发剂 APS 的作用下，单个 Fig. 7 FTIR spectra of (a) polymerized gel before
hydrolysis, (b) polymerized gel after hydrolysis
小分子单体将会发生接枝反应，可溶性淀粉、AM
and (c) soluble starch
和 C 16 DMAAC 通过无规共聚形成一条条长链大分
子；加入交联剂 MBA 能在长链聚合物中生成许多 由图 7a 可知，聚合凝胶中 1022、1079 和
–1
交联点，链与链之间相互连接或缠绕，进而形成一 1158 cm 处为 C—O—C 的伸缩振动峰 [29] ；在 2856、
–1
个立体的三维空间网状结构。当聚合体系的交联剂 2924 cm 处为亚甲基—CH 2 的反对称伸缩振动峰，
加量较少时，聚合物分子的交联度较低，聚合物分 在 3170 cm –1 处为缔合 羟基的伸 缩 振动峰， 在
–1
子不能较好地形成三维空间网状结构，导致吸水后 3597 cm 处为游离羟基的伸缩振动峰，表明可溶性
的树脂处于半溶解状态，保水效果很差 [28] ；当聚合 淀粉已被成功接枝聚合 [30] ；图 7a 中 1305、1593 和
–1
体系的交联剂加量较多时，聚合得到的凝胶网状结 1662 cm 处分别为—CONH 2 的Ⅰ带、Ⅱ带和Ⅲ带伸
构变得致密，聚合凝胶变脆，黏度大大降低，致使 缩振动吸收峰 [31] ，图 7b 中 1458、1556 和 1688 cm –1
聚合物凝胶的比表面积减小，最终导致树脂的吸水 处为羧酸根—COOM（M 代表金属离子）的伸缩振
倍率大大降低。所以，较佳 MBA 加量为 0.020 g。 动吸收峰 [32] ，证实 NaOH 水解后将聚合凝胶分子链
