Page 104 - 《精细化工》2020年第8期

·1602· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

watering or drought stress. The photosynthetic rates were 7.82% (normal watering) and 53.40% (drought
stress) higher than those in the presence of PAA water-retaining agent, respectively. The chlorophyll
contents were 58.33% (normal watering) and 249.70% (drought stress) higher than those used PAA water
retaining agent, respectively.
Key words: poly(aspartic acid); poly(acrylic acid); interpenetrating network; water retaining agent;
functional materials

水凝胶（Hydrogel）是一种由聚合物分子交联 农林保水剂，工业品，唐山博亚树脂有限公司；NaOH、
而成的具有三维网络结构的高分子材料，不溶于水， 磷酸、丙烯酸（AA）、过硫酸铵（APS）、N, N′-亚
也不溶于有机溶剂，能吸收数百倍至数千倍于自身 甲基双丙烯酰胺（MBA）等均为市售 AR。水芹菜
重量的水，经干燥处理后称为高吸水性树脂，具有 种子，市售。
高吸水性、高保水性及高膨胀性，广泛应用于医疗 RT10 多点加热磁力搅拌器，德国 IKA 工业设
卫生、建筑材料、环境保护、农林牧业等领域 [1-4] ， 备公司；Free Zone2.5 冷冻干燥机，美国 Labconco
已成为当前功能高分子材料领域的一个研究热点。 公司；ST170 磁力搅拌水浴锅，北京天林恒泰科技
聚天冬氨酸（Polyaspartic acid，PASP）是一种 有限公司；Five Go 便携式 pH 计，瑞士梅特勒-托利
氨基酸类聚合物，北京化工大学 [5-6] 以环氧类化合物 多；AR2000ex 旋转流变仪、TGA-Q100 热分析仪，
为交联剂所制得的 PASP 水凝胶具有良好的吸水保 美国 TA 公司；Nicolet is10 傅里叶变换红外光谱仪，
水性、保土保肥性、生物可降解性及降解产物对植 美国赛默飞世尔公司；SU8020 场发射扫描电子显微
物生长发育的促进作用，从而作为保水剂可应用于 镜，日本日立公司；LC pro-SD System 光合仪，北
干旱半干旱地区农林种植 [7-9] 。然而，PASP 保水剂 京易科泰生态科技有限公司；UV2400 紫外可见分
的稳定性、易降解性及耐盐性均较差，极大地限制 光光度计，舜宇光学科技集团科技公司。
了其应用。互穿网络（IPN）是两种或者两种以上的 1.2 方法
聚合物网络结构相互穿透所形成的化学共混网络体 1.2.1 PASP 水凝胶的制备
系，网络结构之间仅仅只是物理贯穿 [10] 。通过 IPN 参照文献[5]的方法制备。称取 3 g PSI 粉末完
技术不仅可使聚合物网络比表面积增大，而且由于氢 全溶解在 18 mL NaOH 溶液（2 mol/L）中，再加入
键、离子键等作用，其稳定性、吸水能力及吸水速 磷酸调节溶液的 pH 至 4.8，最后加入 1 g （0.01 mol）
率均得到提高 [11] 。采用 IPN 技术提高 PASP 水凝胶 环氧类交联剂 EGDE 在 50 ℃下磁力搅拌反应 5 h，
的稳定性及耐盐性的研究已见文献报道，胡灯等 [12] 即得 PASP 水凝胶。将 PASP 水凝胶剪碎后在 60 ℃
采用聚（丙烯酸-丙烯酰胺）与 PASP 互穿，可显著 下烘干，研磨至粉末状，室温下保存备用。反应路
提高树脂的吸水性、耐盐性及耐热性。但 PASP 水 线如下所示：
凝胶的交联剂多为二胺类或硅烷类，且在有机相中
交联，成本较高，有一定毒性难以作为保水剂应用
于环境较为脆弱的干旱半干旱地区。
为此，作者拟采用水相法来制备 PASP/聚丙烯
酸（PAA）互穿网络（PASP/PAA IPN）水凝胶，考
察两种网络的比例对 IPN 性质的影响，以提高吸水
性树脂的稳定性和耐盐性，最终采用盆栽实验对比
PASP/PAA IPN 水凝胶和市售 PAA 保水剂对芹菜生
长的影响，以期为 PASP 保水剂的设计开发和推广
应用提供指导。

1 实验部分 1.2.2 PASP/PAA IPN 水凝胶的制备
称取 3 g PSI 粉末加到 18 mL NaOH 溶液
1.1 主要原料、试剂与仪器 （2 mol/L）中，常温下磁力搅拌逐步溶解，然后加
聚琥珀酰亚胺（PSI），自制 [13] ，相对分子质量 入一定量的 AA 后调节溶液的 pH 至 4.8，再加入一
10 万~20 万，质量分数 98%；乙二醇二缩水甘油醚 定质量的 EGDE 并在 50 ℃下磁力搅拌反应 3 h，此
（EGDE），工业品，济南琦美轩商贸有限公司；PAA 时，混合溶液黏度显著增大，且溶液颜色不透明，