Page 74 - 《精细化工》2020年第3期
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·492·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 37 卷

            h；k 为树脂的结构参数；n 为树脂的溶胀特征参数。                         胀影响很小，主要依赖树脂外层聚合物分子链与水
            当 n＜0.5 时，为 Fickian 扩散过程；当 n＞1.0 时，                分子接触，并且逐渐松弛扩散；接着，由于水分子
            为聚合物大分子链松弛扩散过程；当 0.5＜n＜1.0                         不断向树脂内层扩散迁移，聚合物分子链上的
            时，为 Non-Fickian 扩散过程。                              —COONa 开始电离水解，但是由于外部水溶液中分
                                                                            +
                 Fickian 扩散模型的拟合数据结果如图 11 和表 1                 散有大量的 Na ，对—COONa 基团的电离水解过程
            所示。由图 11 和表 1 可知，线性拟合相关系数 R                   2    产生抑制作用，使—COONa 的电离正反应速率减
                                                                             –
            均大于 0.99，表明 AM-co-C 16 DMAAC 树脂在去离                 慢，从而—COO 亲水基团的数量大大减少，其吸附
            子水和生理盐水中的吸水膨胀过程很好地符合                               水的功能被掩蔽，阻碍了树脂聚合物链的充分扩展，
            Fickian 扩散模型。                                      最终导致树脂在生理盐水中的吸水倍率极低，仅为
                 初期浸泡在去离子水中时，AM-co-C 16 DMAAC                  在去离子水中吸水倍率的 1/25。
            树脂的聚合物大分子链开始松弛和往外扩展，增加
                                             –
            了树脂亲水基团（如—OH、—COO ）与水分子之
            间的接触面积；树脂的三维网状结构开始伸展，并
                                             +
            且由于—COONa 电离产生的游离 Na 在树脂内部与
                                         +
            外部去离子水溶液之间形成 Na 浓度差，作为推动
            力使更多的水分子快速地扩散到树脂内部；带负电
                     –
            的—COO 基团产生静电斥力作用，同样也加速聚合
            物三维空间网络结构的扩展；树脂分子链上含有大
                             –
            量—OH 和—COO ，能与水分子之间形成氢键和静
            电引力作用，从而与溶液中游离的水分子结合，这

            样 AM-co-C 16 DMAAC 树脂在网络状结构内部固定
            住了大量的水分子，展现出优异的吸水性能。                               图 11  AM-co-C 16 DMAAC 树脂吸水膨胀 Fickian 扩散模
                 当树脂颗粒初期浸泡在生理盐水中时，此时树                                型拟合曲线
                                                               Fig.  11    Fickian  diffusion  model  fitting  curves  of  expanding
            脂颗粒密实，水溶液中分散的 NaCl 分子对树脂的膨                                progress of AM-co-C 16 DMAAC

                                          表 1    树脂吸水膨胀 Fickian 扩散模型拟合参数
              Table 1    Fickian diffusion model fitting parameters of expanding progress of Soluble starch-g-poly(AM-co-C 16 DMAAC)
                                           去离子水                                      生理盐水
                                                                                2
                                      2
                             n       R            吸水膨胀过程               n       R            吸水膨胀过程
                第一阶段        2.606   0.996   聚合物大分子链松弛扩散过程             0.889   0.999      Non-Fickian 扩散过程
                第二阶段        0.183   0.999        Fickian 扩散过程         0.446   0.992       Fickian 扩散过程
                第三阶段         –        –              平衡                –        –              平衡
                 注：“–”代表无数据。

            3   结论                                             引入 C 16 DMAAC 疏水单体，可以显著提高树脂的吸
                                                               水倍率和耐盐性，为提高传统吸水树脂吸水性能提
                （1）AM-co-C 16 DMAAC 树脂的最优合成条件                  供了新思路，起到了一定的推动作用。
            为：在固体单体含量为 20%的 50 g 聚合体系中，可                          （3）AM-co-C 16 DMAAC 树脂在去离水和生理盐
            溶性 淀粉加量 为 40% ， n(AM) ∶ n(C 16DMAAC)=              水中的吸水膨胀过程符合 Fickian 扩散模型，吸水膨
            99.2∶0.8，APS (5000 mg/L) 4 mL，MBA 0.02 g，水         胀驱动力为树脂内外水渗透压差和 Na 浓度差异。
                                                                                                 +
            解度 DH=80%。此条件下，树脂在去离子水和生理
            盐水中的最大吸水倍率分别为 1964.96 和 76.77 g/g，                 参考文献：
            较未添加 C 16 DMAAC 树脂分别提高 61.53% 和                    [1]   LI  Mingjie  (李铭杰),  LI  Zhongjin  (李仲谨),  ZHU  Xiaofeng  (诸晓
                                                                   锋), et al. Research progress in super absorbent resin prepared from
            28.35%。                                                modification of natural polymers[J]. Chemical Industry and Engineering
                （2）实施 NaOH 高温水解，能与聚合物分子链                           Progress (化工进展), 2010, 29(3): 573-578.
                                                               [2]   LI Zhongjin (李仲谨), LI Yiyang (李宜洋), WANG Xifeng (王西锋),
            上的 —CONH 2 发 生亲核 加成 消除反 应， 生成                          et al. Preparation and characteruzation of xanthan gum-g-P(AA-co-
            —COONa，增加亲水基团数量，从而提高产品的吸                               AMPS)/bentonite  composite  superabsorbent  resin[J].  Speciality
                                                                   Petrochemicals (精细石油化工), 2012, 29(2): 70-73.
            水倍率；在 AM 基可溶性淀粉吸水树脂聚合体系中                           [3]   JIANG Jie (姜洁), GUO Yani (郭雅妮), XU Doujun (徐斗均), et al.
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