Page 77 - 《精细化工》2022年第9期
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第 9 期            张   帆，等:  水解对 SL-g-P(AA-AM)/PVP 半互穿高吸水树脂结构与性能的影响                       ·1795·


                                                                                                   –
                 swelling improvement was  shown in MgCl 2 and  FeCl 3 solutions due to the increase of —COO  after
                 hydrolysis. Furthermore, the hydrolyzed resin also displayed better water retention performance than the
                 unhydrolyzed resin, and exhibited certain reusability.
                 Key words: superabsorbent polymer; alkaline hydrolysis; semi-interpenetrating network; sodium lignosulfonate;
                 functional materials


                 高吸水树脂（SAP）是一种交联的三维网络结                         PVA/SL-g-P(AA-AM)/KDP 于 NaOH 溶液中进行水
            构聚合物，含有大量的亲水性基团，可吸收和保持                             解。水解后的树脂在去离子水中的吸水倍率高达
            自身质量数百倍乃至数千倍的水分或者数十倍的                              1963 g/g，是未水解树脂的 2.3 倍，且水解后树脂的
            盐水，而不会溶解或失去自身的结构完整性                     [1-3] 。近   保水性能大大增加        [18] 。碱性水解技术可以大大提高
            年来，高吸水树脂迅速发展，由于其较高的吸水能                             树脂的吸水倍率，为进一步提高 SAP 的吸水性能提
            力，较快的吸水速率以及良好的保水能力，已在卫                             供了思路。
                                    [6]
                                                [7]
                   [4]
                          [5]
            生用品 、农业 、水处理 、药物输送 等方面取                                本文以 SL、AA、AM 和 PVP 为原料，以过硫
            得广泛应用。目前，商品化的 SAP 大多是以石油化                          酸钾（KPS）为引发剂，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺
            工产品〔丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）等〕为原                           （MBA）为交联剂首先合成了 Semi-IPN 高吸水树
            料合成的聚合物，产品在去离子水和生理盐水溶液                             脂 SL-g-P(AA-AM)/PVP，而后将 SL-g-P(AA-AM)/
            （质量分数为 0.9%的 NaCl 水溶液）中的吸水倍率                       PVP 在 NaOH 水溶液中水解，得到 H-SL-g-P(AA-
            分别在 200~800 g/g 和 40~80 g/g，溶胀能力仍不理                AM)/PVP。通过单因素实验探究了最佳水解条件，
            想，因此，制备出一种具有高溶胀能力的 SAP 很有                          并对树脂的吸水能力、保水能力以及重复使用性能
            必要。                                                进行探究，为其在农林业方面的应用提供了理论和
                 近年来，随着人们环保意识的增强，对生物可                          实验基础。
            再生材料如淀粉、纤维素等天然高分子的研究兴趣
            大大增加。木质素磺酸盐是造纸工业的主要副产物                             1   实验部分
            之一，主要来源于亚硫酸盐制浆废液，其分子结构
                                                               1.1    试剂与仪器
            中含有大量的磺酸基团、酚羟基和醇羟基等活性基
                                                                   AA（AR），上海麦克林生化科技有限公司；AM、
            团，可以和烯烃类单体发生接枝共聚反应，且制备
                                                               MBA（AR），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
            的树脂具有较好的吸水能力，使其适用于制备高吸
            水树脂    [8-11] 。为进一步增强 SAP 的吸水性能，引入                 PVP（GR）、FeCl 3 （CP），国药集团化学试剂股份
            了半互穿聚合物网络（Semi-IPN）制备技术                   [12] 。   有限公司；SL（质量分数≥96%），上海易恩化学技
                                                               术有限公司；KPS、MgCl 2 （AR），西陇化工股份有
            Semi-IPN 聚合物是由两种聚合物物理混合而成，其
            中一种是具有交联结构的网络聚合物，另一种是线                             限公司；NaOH、无水乙醇、NaCl、乙酸（AR），南
            型聚合物，线型聚合物与交联聚合物之间不存在化                             京化学试剂股份有限公司；商品化 SAP1，宜兴市可
            学键   [13-14] 。制备半互穿网络聚合物的关键因素是线                    信的化工有限公司；商品化 SAP2，徐州复苏新材料
            型聚合物的选择。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一种                            科技有限公司。
            非离子型水溶性线型聚合物，携带大量亲水基团，                                 VERTEX 80V 型红外光谱仪，德国 Bruker 公司；
            无毒性且具有良好的溶解性和生物相容性                    [15-16] ，成   VTMR20-010-T 型低场核磁共振波谱仪，纽迈科技
            为制备半互穿网络高吸水树脂较好的一个选择。                              公司；XRD Ultima  Ⅳ型 X 射线衍射仪，日本理学
                 将 SAP 在一定浓度的 NaOH 溶液中进行高温                     公司；TG 209-F1 Libra 型热重分析仪，德国 Netzsch
            水解，使树脂中的—CONH 2 基团转变为强亲水的                          公司；Quanta 200 型环境扫描电子显微镜，美国 FEI
            —COONa 基团，可以有效提升高吸水树脂的吸水能                          公司。
            力。例如，GHOBASHY 等          [17] 利用 AM 和明胶制备          1.2    制备方法
            了多孔的高吸水树脂，并将其在浓度较高的 NaOH                           1.2.1    SL-g-P(AA-AM)/PVP 的制备
            溶液中进行水解处理，水解后树脂的吸水倍率从未                                 称取 0.6 g PVP 和 0.5 g SL 于 250 mL 三口烧瓶
            水解的 220 g/g 提高到 720 g/g。在前期工作中，以                   中（记为 1 号烧瓶），加入 20 mL 去离子水于常温下
            木质素磺酸钠（SL）、AA、AM 和磷酸二氢钾（KDP）                       搅拌溶解；称取 10 g AA 单体加入另一 250 mL 三口
            为原料，引入聚乙烯醇（PVA）制备了 PVA/SL-g-                       烧瓶中（记为 2 号烧瓶），在冰水浴下用恒压漏斗以
            P(AA-AM)/KDP 半互穿网络高吸水树脂，然后将                        1 滴/s 的速率滴加 NaOH 溶液（质量分数为 11.27%），
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