Page 26 - 《精细化工》2020年第7期

·1308· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 1 吸水树脂在不同 pH 溶液中的扩散动力学参数 [41] 胀及敏感性能。研究表明，吸水树脂随电解质浓度
Table 1 Kinetic parameters of superabsorbent resin in solutions 的增加溶胀倍率逐渐降低，相同浓度下吸水树脂在
with different pH values [41]
NaCl 溶液中吸水倍率最大，CaCl 2 次之，FeCl 3 最小，
动力学 凝胶速率 水分子扩散系数
pH –4 2 这主要归因于吸水树脂在不同价态电解质中形成的
指数 n 常数 K D/(10 cm /s)
作用力不同（见图 6），在 NaCl 溶液中主要是静电
4.0 0.7880 0.0410 0.1105
7.4 0.7238 0.0500 0.1097 作用力，CaCl 2 溶液中以氢键和离子交联键为主，而
9.0 0.7914 0.0430 0.1101 FeCl 3 溶液中则主要以高价态离子形成的离子交联
键为主。对于不同类型的电解质溶液，吸水树脂的
pH 响应型吸水树脂经过近些年的研究与发展，
盐敏性能一般取决于盐浓度及离子价态。盐溶液浓
在化学传感器、药物缓释、涂层填料等领域都展现 度越大，离子所带电荷越高，吸水树脂的盐响应性
出巨大的潜在应用价值，例如：CINAY 等 [42] 合成的
越敏感。
聚(甲基丙烯酸-乙二醇)〔P(MAA-g-EG)〕树脂在
pH=7.4 介质中药物释放量、释放速度均明显优于酸
性介质中的药物释放量和释放速度（pH=2.2）。LIU
等 [43] 以魔芋葡甘聚糖、聚天冬氨酸和三偏磷酸钠制
备了一种具有半互穿结构的 pH 响应型吸水树脂。
该吸水树脂在 pH=2.2（模拟胃液）时，5-氟尿嘧啶
在 3 h 内释药量为 23%，pH=7.4（模拟肠液）时，
吸水倍率增大，释药量达 95%。这表明，该吸水树
脂体系可用于肠道内疾病的治疗，但涉及到材料选
择时还有一定的局限性。WEN 等 [44] 将其制备的 pH

响应型复合吸水树脂应用于低碳钢腐蚀防护的智能 图 5 吸水树脂在相同浓度不同盐溶液中的敏感性 [48]
涂层中，该涂层对低碳钢具有显著的防腐作用，对 Fig. 5 Sensitivity of superabsorbent resin to different salt
solutions at the same concentration [48]
其他金属和合金的防腐也有一定的指导意义。目前，
pH 响应吸水树脂的应用范围相对较窄，尚依赖于新
材料领域的发展。
2.3 盐响应型
盐响应型吸水树脂又被称为盐敏感吸水材料，是
指溶胀性能随盐的种类、离子类型及浓度等改变而
变化的一类吸水树脂。响应机理是小分子电解质的
加入屏蔽了大分子链上的带电基团，引起树脂内外
渗透压改变，导致分子链收缩或舒展 [45-47] 。盐敏感
性能是吸水树脂实际应用时的重要指标之一。
引入廉价易得的原料（如植物秸秆粉、农作物
加工副产物等）共聚制备耐盐型吸水树脂一直是研
究的热点。FAN 等 [48] 以豆渣（SD）和 AA 为原料，
利用紫外辐射技术合成了新型盐敏感吸水树脂

SD-PAA，系统研究了离子类型、离子强度等因素对 图 6 吸水树脂在不同价态电解质溶液中的作用力 [49]
溶胀性能的影响。结果表明，吸水树脂对阳离子的 Fig. 6 Acting force of superabsorbent resin in electrolyte
[49]
+
3+
2+
3+
+
+
2+
敏感排序为 K <Na <NH 4 <Al <Fe <Mg <Ca ，阴 solutions with different valence
3–
2–
–
离子敏感顺序为 PO 4 > SO 4 >Cl （见图 5）。此外， 无机物如凹凸棒、蒙脱土、膨润土等具有独特
SD-PAA 在高温高压下展示出良好的保水性能，在 的一维层状纳米结构和阳离子交换特性，拥有良好
农林、卫生等领域应用前景广阔。OLAD 等 [49] 在稻 的分散性能及大的比表面积，引入此类物质来制备
壳灰（RHA）和肥料复合溶液体系中以海藻酸钠 有机-无机吸水树脂可进一步提高其盐敏感性能，并
（NaAlg）、AA 和 AM 制备了 NaAlg-g-poly(AA- 改善吸水树脂吸水后凝胶的机械强度。祁晓华等 [50]
co-AM)/ RHA 盐响应吸水树脂，并深入探讨了吸水 对制备的 γ-PGA/凹凸棒石复合高吸水树脂在不同质
树脂在不同浓度的 NaCl、CaCl 2 、FeCl 3 溶液中的溶 量分数的 NaCl、ZnCl 2 、Na 2 SO 3 溶液中盐敏感