Page 81 - 《精细化工》2022年第9期

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 ·1799·

从图 4 可以看出，SL-g-P(AA-AM)/PVP 的质量 60 μm，孔隙分布相对均衡。而经过水解后，H-SL-
损失大致分为 3 个阶段，第 1 阶段发生在 30~ g-P(AA-AM)/PVP 的表面形态大为不同，表面凹凸
317 ℃，此阶段热分解速率较慢，质量损失率为 不平，且分布着大小不一的孔洞，将局部进一步放
11.4%，主要是自由水和结合水的蒸发以及聚合物链 大可以观察到，其表面充斥着密集的小孔，孔径在
上相邻羧基之间脱水形成酸酐所致；第 2 阶段发生 1~15 μm 之间，呈现高度多孔的结构。这些小孔的
在 317~392 ℃，此时，树脂内部的低聚物发生分解， 形成一方面是水解过程中生成的氨气从网络结构中
同时包括 SL 结构中基团的分解和分子链的断裂， 挥发导致的 [26] ；另一方面，水解过程中乙醇脱水时，
此阶段的质量损失率为 9.7%；第 3 阶段发生在 392~ 溶胀的树脂网络快速收缩，部分乙醇残留在树脂内
529 ℃，此阶段为 PVP 和聚合物主链的断裂以及聚 部，在干燥过程中，乙醇从树脂内部逸出，也导致
合物交联网络的瓦解所致，质量损失率为 32.7%。 了表面孔洞的形成。这种高度多孔的结构增加了树
H-SL-g-P(AA-AM)/PVP 的质量损失过程与 SL-g- 脂样品的比表面积，从而使得树脂溶胀过程中与水
P(AA-AM)/PVP 大致相同，但在 317 ℃前的热分解 的接触面积增加，有利于水分子向树脂内部渗透，
行为有所不同。H-SL-g-P(AA-AM)/PVP 在 30~198 ℃ 树脂的吸水能力得以提升 [27] 。
间质量损失率为 9.3%，主要是由于水的蒸发造成 2.2 水解条件对树脂吸水倍率的影响
的，说明水解后树脂内部的结合水含量增多。水解 2.2.1 水解时间的影响
后样品在 317~392 ℃间的最大分解速率所对应的 在 NaOH 浓度为 0.025 mol/L，水解温度为 75 ℃，
温度（380 ℃）高于未水解样品（365 ℃），说明水 搅拌速率为 400 r/min 条件下，不同水解时间对树脂
解后样品的热稳定性得到了提升。 吸水倍率的影响如图 6 所示。从图 6 可以看出，树
2.1.5 表面形貌分析 脂的吸水倍率随着水解时间的增加呈现先增加后减
SL-g-P(AA-AM)/PVP 和 H-SL-g-P(AA-AM)/PVP 小的趋势；当水解时间为 2.0 h 时，吸水倍率达到最
的 SEM 图如图 5 所示。 大，为 1671.55 g/g。这是因为水解时间较短时，水
解不够完全，树脂内部产生的—COONa 基团较少，
吸水倍率较低。随着水解时间的增加，树脂内部
–
—COONa 的数量增加，聚合物链上—COO 之间的
静电斥力增强，树脂网络得以扩张，树脂的吸水倍
率提升。但水解时间过长时，会导致聚合物链和交
联网络的降解，使树脂的吸水倍率降低 [28] 。因此，
最佳水解时间为 2.0 h。

图 6 水解时间对树脂吸水倍率的影响
Fig. 6 Effect of hydrolysis time on water absorption ratio
of resin

图 5 SL-g-P(AA-AM)/PVP（a~c）和 H-SL-g-P(AA-AM)/ 2.2.2 NaOH 溶液浓度的影响
PVP（d~f）在不同放大倍率下的 SEM 图 在水解时间为 2.0 h，水解温度为 75 ℃，搅拌
Fig. 5 SEM images of SL-g-P(AA-AM)/PVP (a~c) and H-SL- 速率为 400 r/min 条件下，不同 NaOH 溶液浓度对树
g-P(AA-AM)/PVP (d~f) at different magnifications
脂吸水倍率的影响如图 7 所示。
从图 5 可以看出，SL-g-P(AA-AM)/PVP 的表面 从图 7 可以 看出 ，当 NaOH 溶液 浓度 为
呈 现出三 维相 连的多 孔网 状结构 ，孔 径为 20~ 0.0125 mol/L 时，树脂的吸水倍率达到最大，为