Page 61 - 《精细化工》2021年第6期
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第 6 期                    赵俊吉，等:  改性刺梧桐胶基吸水树脂的合成及防蒸发性能                                   ·1123·


                 water holding capacity of the superabsorbent resin with content of 0.10%~0.15% was higher than that of the
                 two commercially water retaining agents. This superabsorbent resin could reduce effectively soil moisture
                 evaporation.
                 Key words: superabsorbent resin; anti-evaporation; karaya gum; sulfamic acid; functional materials


                 中国西北地区常年干旱少雨，土地沙漠化面积                          AR，天津大茂化学试剂厂；NaOH，AR，国药集团
            逐年增多。对于干旱和半干旱地区，雨水由于地表                             化学试剂有限公司；过硫酸铵（APS），CP，烟台双
            温度高而蒸发流失，所以，需要对土壤中的水分进                             双化工有限公司；N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA），
            行调控，减少水分蒸发。目前，用于防蒸发的材料                             AR，天津市科密欧有限公司；APT，巩义市元亨净
            有地膜、塑料空心板、秸秆等。地膜不降解，堆积                             水材料厂；无水乙醇，AR，安徽安特生化有限公司；
            影响植物发芽，导致产量降低；塑料空心板易移动；                            NaCl，AR，国药集团化学有限公司；保水剂 1，山
            秸秆影响灌溉导致肥水流失。因此，一种可生物降                             东华潍膨润土有限公司；保水剂 2，胜利油田长安
                          [2]
              [1]
            解 、生物相容 和可大面积推广使用的防蒸发材料                            控股集团有限公司。
            得到了发展。                                                 FTS-3000 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
                                          [3]
                 高吸水树脂是网状亲水材料 ，带有多种吸水                          Digilab 公司；ULTRA Plus 型冷场发射扫描电子显
                                         [5]
                                                     [6]
                     [4]
            性官能团 ，已被广泛用于农业 、卫生用品 、污                            微镜，德国蔡司公司；Pyris Diamond  热重分析仪，
                   [7]
            水处理 和染料去除等领域。用于农业可以减少灌                             美国 Perkin Elmer 公司。
            溉频率，提高植物存活率            [8-9] 。树脂通过缓慢释放所            1.2    制备方法
            吸收的水分来帮助土壤保持水分，防止土壤水分蒸                             1.2.1    改性 KG 基吸水树脂的制备
            发 [10] ，从而使植物能够维持在水分的滋养下更长时                            将 0.8400 g KG、0.0134 g AS 和 30 mL 去离子
            间 [11] ，进而改善生长参数和收益属性             [12] 。           水加入到带有搅拌棒的四口烧瓶中，50  ℃下搅拌
                 刺梧桐胶（KG）是部分乙酰化的多糖                [13] ，相对     30 min，得到改性刺梧桐胶（MKG），接着升温到
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            分子质量为 1.6×10 Da      [14] ，是由 D-半乳糖醛酸、D-           70  ℃并保持 1 h；再降温至 50  ℃，加入 0.0504 g
            半乳糖、L-鼠李糖和 D-葡萄糖醛酸组成                 [15-16] 。KG   APS 并在 50  ℃下搅拌 30 min；将 8.4000 g AA（室
            合成的吸水树脂由于环境友好已被广泛应用于多个                             温下用  3.36 g NaOH 中和至中和度为 70%）、0.0059
            领域  [17] 。BASHIR 等 [18] 对 KG 进行了改性，合成的             g MBA、0.2500 g APT 依次加入到 10 mL 去离子水
            KG-g-PAA 吸水倍率只有 25 g/g。KRISHNAPPA 等         [14]   中，混合均匀后加入到上述反应体系，升温至 70  ℃
            合成的刺梧桐胶-聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基)三甲基                          并恒温 3 h。整个反应过程 N 2 保护。反应结束后，
            氯化铵/蒙脱土（KG-PMETAC/MMT）吸水倍率可达                       粗产物在无水乙醇中浸泡 24 h，然后置于 60  ℃鼓
            42.2 g/g。BAHULKAR 等     [19] 用巯基乙酸改性 KG，           风干燥箱中干燥至恒重，最后粉碎、过筛，得到
            只提高了 KG 的黏结性。用氨基磺酸改性 KG，KG                         40~50 目的复合高吸水树脂 MKG-g-PAA/APT，待
            脱去乙酰基团，释放出羧基和羟基，磺酸基的引入                             用。反应路线如下所示。
            可提高 KG 的亲水性和耐盐性。带有活性羟基                    [20] 和
            阳离子    [21] 的坡缕石（APT）参与反应可提高吸水（盐）
            倍率。
                 为此，本文拟采用自由基聚合反应来制备耐盐
            型复合高吸水树脂，然后与 APT、沙子混合制备防
            蒸发材料，考察高吸水树脂和两种商业保水剂对吸
            水（盐）倍率、最大持水量的影响，并探讨高吸水
            树脂对防蒸发材料水分蒸发的影响，这将为干旱和
            半干旱地区土壤水分调控提供有效的渠道。

            1   实验部分

            1.1    试剂与仪器                                           对照实验：除了未添加 APT 外，使用上述相同
                 KG，BR，上海源叶有限公司；氨基磺酸（AS），                      的合成过程得到 MKG 接枝 AA 的复合高吸水树脂，
            AR，上海中泰化学试剂有限公司；丙烯酸（AA），                           记为 MKG-g-PAA。除了未添加 AS 和 APT 外，使
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