Page 25 - 《精细化工》2020年第7期

第 7 期 王向鹏，等: 环境响应型吸水树脂研究进展 ·1307·

往含有较多的易水解或质子化基团 [35] ，这些基团解 荷密度及内外渗透压变化 [36] ，使吸水倍率发生变化
离程度随 pH 改变发生变化，从而引起树脂内部电 （见图 3）。

图 3 吸水树脂在不同 pH 溶液中网络结构的变化
Fig. 3 Structural changes of superabsorbent resin in solutions with different pH values

以 AA、AM 为单体制备的吸水树脂大多具有一
定的 pH 敏感性，对其网络结构或表面改性处理可进
一步提高 pH 响应灵敏性。THAKUR 等 [37] 利用海藻酸
钠（SA）接枝聚丙烯酸（PAA）制备了 pH 敏感型
吸水树脂 SA-cl-PAA（图 4a）。研究发现，吸水树脂
在 pH=10 的溶液中迅速溶胀，而在 pH=2 的溶液中
几乎不吸水，表现出可逆的溶胀-退溶胀性能。pH
成为控制吸水树脂在溶胀过程中的“开关”（图 4b），
吸水树脂 pH 响应性能良好。此外，所制备的 pH 响
应型吸水树脂还表现出优异的染料吸附性能，77
min 内对维多利亚蓝 R 和罗丹明 6G 的去除率分别
为 95.8%、99.0%。研发具有除响应特性外附加性能
的 吸水树 脂是 科研工 作者 一直追 寻的 目标 。
FERFERA-HARRAR 等 [38] 以 AM、壳聚糖（CTS）
和羧甲基纤维素钠（CMC）通过自由基共聚合成了

一种 pH 响应型吸水树脂 CTS-g-PAM/CMC，并对其
pH 敏感性能进行了测定。研究发现，CTS-g-PAM 树 图 4 SA-cl-PAA 吸水树脂结构示意图及 pH 响应性能 [37]
Fig. 4 Schematic diagram and pH response performance of
脂经水解后对 pH 更敏感，向 CTS-g-PAM 体系加入适 SA-cl-PAA superabsorbent resin [37]
量 CMC 会进一步提高其 pH 响应性能。随溶液 pH
增大，CTS-g-PAM/CMC 吸水倍率先迅速增加，pH 理的条件下，将 γ-聚谷氨酸（γ-PGA）与聚乙烯醇
≈4 时缓慢降低，pH=5~7 内基本保持不变。然后吸 （PVA）按不同质量配比进行反应，制得一系列 pH
水倍率小幅度增加，当溶液 pH 大于 8 时，吸水性 敏感型吸水树脂 γ-PGA/PVA。通过对其在不同 pH
能逐渐降低 ，这种变化 主要是由— COOH 和— （4.0、7.4、9.0）缓冲溶液的溶胀性能测定后发现，
+
–
COO 、—NH 2 和—NH 3 协同作用控制的。CHANG 吸水树脂具有明显的 pH 敏感性能；对其在不同条
等 [39] 、EL-SAYED 等 [40] 制备的吸水树脂也表现出相 件下的溶胀机理进行深入探讨（见表 1）后发现，
似的 pH 响应行为，但其制备的吸水树脂在实际应 不同 pH 溶液对吸水树脂的初始扩散行为影响很小，
用性能方面还有待进一步深入探讨和研究。 均属于 non-Fickian 扩散；也表明在吸水树脂溶胀初
吸水树脂在不同 pH 溶液中的溶胀速率不同， 期，水分子的扩散速率取决于吸水树脂网络结构的
为探究其溶胀机理，马霞等 [41] 在不经过任何化学处 松弛度。