高吸水性樹脂（Super Absorbent Resin ,簡(jiǎn)稱 SAR),是一類具有強(qiáng)吸水能力的特殊功能材料，能 在短時(shí)間內(nèi)吸收自身質(zhì)量幾百甚至數(shù)千倍的水，并 且具有優(yōu)良的保水性能，因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)、 工業(yè)、建筑、醫(yī)藥衛(wèi)生及日常生活等方面[°。目前應(yīng) 用比較廣泛的是生產(chǎn)成本較低的交聯(lián)聚丙烯酸鹽， 但這類樹脂普遍存在著耐鹽性差的問題，從而限制 了其應(yīng)用與推廣。因此提高這類樹脂的耐鹽性是亟 待解決的問題[2]。

黃原晈(Mirtlmn guro,XG)，是一種多糖類生物 聚合物，無毒,可降解，其水溶液對(duì)K+、Na+、CaI+、 MSi+等鹽類具有良好的耐受性。文在以往工作的 基礎(chǔ)上，采用水溶液聚合法，以黃原膠為主要原料， 與丙烯腈接枝共聚制得了吸水倍率高、耐鹽性好的 高吸水性樹脂，探討了影響樹脂吸水倍率的因素，以 期得到一種價(jià)格低廉的，具有較高實(shí)用價(jià)值的耐鹽 型高吸水性樹脂™。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑及儀器

黃原膠(XG),市售;丙烯腈(AN)，工業(yè)級(jí);氣氧 化鈉，硝酸鈰銨（CAN),N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺 (MBAA)、硝酸、無水乙醇等均為分析純;氮?dú)?普 氮。

傅立葉紅外光譜儀（UV-265FW，日本島津公

司）。

1.2制備過程

稱取5g黃原膠粉，童取50mL水一并加人帶有 電動(dòng)攪拌、冷凝管、溫度計(jì)及導(dǎo)氣管的250 mL四口 瓶中,攪拌下用水浴加熱至85尤，通人氣氣并恒溫 30min ;之后降溫至50冗，將一定量的丙烯腈滴加 到黃原膠溶液中，并加人適量引發(fā)劑（一定量的硝 酸鈰銨溶解在一定量的1M硝酸溶液中）溶液，然 后加人適量亞甲基雙丙烯酰胺。反應(yīng)完畢 后用氫氧化鈉溶液調(diào)體系至中性，加人適量無水乙 醇使其沉淀，接枝聚合物通過抽濾分離后在真空烘

I 卿900

箱中60 1C下減壓干燥至恒重，粉碎,過篩后得粒狀 接枝產(chǎn)物[41。

1.3吸水率測(cè)定

稱取一定量樹脂置燒杯中,加人蒸餾水或NaCl 溶液,待吸收飽和后，在自制的尼龍網(wǎng)（孔徑為0. 〇76imn)上靜置5min,取下稱重，以下式計(jì)算吸水倍 率 <?:<? = (W, - W0)/W0

W、，W。分別為樹脂吸水前后的質(zhì)量。

樹脂對(duì)蒸餾水的吸收倍率用Qd表示，對(duì)0. 9% NaCl溶液的吸收倍率用Qs表示。

2結(jié)果與討論

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2. 1. 1引發(fā)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影嘀

圖1表明：引發(fā)劑與單體的質(zhì)量比為0• 03:1 時(shí)，樹脂的吸水倍率最高;引發(fā)劑與單體的質(zhì)量比大 于或小于0.03:1時(shí)，樹脂的吸水倍率都呈下降趨 勢(shì)。這是由于隨著引發(fā)劑的濃度的增大，其分解速 率也增大，因而總反應(yīng)速率也提高，接枝活性中心隨 之也增多，接枝率升髙,從而導(dǎo)致吸水倍率的提髙。 但當(dāng)引發(fā)劑用量超過某一值后，活性鏈終止幾率以 及丙烯腈的均聚反應(yīng)幾率增大，這對(duì)活性鏈的增長(zhǎng) 很不利;反而由于總反迨速度往快，容易形成較多的 低分子量易溶于水的均聚物，因此導(dǎo)致吸水倍率降 低[5)。

w 0.010.020.030.040,050-06

iti{CAN):mCAN)

圖1引發(fā)劑用置對(duì)吸水率的彩響

Fig. 1 Influence 〇<* amount of initiator on the swelling ratio of llie polymer

2.1• 2堿的用量對(duì)樹脂吸水倍率的夥響

圖2表明,Na〇H與AN的質(zhì)量比為0.8:1 B寸， 樹脂對(duì)去蒸餾水和9% NaCl溶液的吸收倍率均達(dá) 到最高;而當(dāng)NaOH與AN的質(zhì)量比高于或低于這 一值時(shí)，樹脂的吸水倍率降低。這是由于黃原膠接 枝丙烯腈的共聚物帶有疏水性的腈基，使得樹脂幾 乎沒有吸水能力。必須加人Na〇H使-CN水解變 為親水性的羧酸根，才能生成吸水性樹脂。因此，隨 著氫氧化鈉用量的增多，羧酸根的含量增加，吸水倍 率增大。當(dāng)堿與AN的質(zhì)量比達(dá)到0.8:1時(shí)，水解 反應(yīng)基本上結(jié)束,吸水倍率達(dá)到最大值。如果繼續(xù) 加人氫氧化鈉，則由于離子強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)致吸水 倍串減小。

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0.80.9

® 2珀用置對(duì)吸水率的影響 Fig. 2 Influence 〇{ amount of alkali on swelling ratio of the polymer

2.1.3聚合溫度對(duì)樹脂吸水倍牟的影響

圖3表明:聚合溫度對(duì)樹脂的吸水倍率有較大 的影響。溫度的升高對(duì)黃原膠分子的溶脹有利,AN 單體易擴(kuò)散到黃原膠分子周圍參加接枝共聚反應(yīng)。 當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，引發(fā)劑的分解速率升高,鏈引發(fā) 和鏈增長(zhǎng)反應(yīng)速率加快，因而吸水倍率增大。但溫 度過高時(shí)，鏈轉(zhuǎn)移、鏈終止及AN均聚反應(yīng)幾率增 大,使接枝率降低，同時(shí)形成較多易溶于水的均聚 物，因而吸水倍率降低。實(shí)驗(yàn)表明聚合溫度以50T

為宜:6]。

12001 1100

300

377 _

2〇07年第29卷第5期

1100圓 g

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表面進(jìn)人其內(nèi)部,其吸水倍率反而降低。實(shí)驗(yàn)表明 交聯(lián)劑與丙烯酰胺質(zhì)量比為0.04:1時(shí)，樹脂的吸水 能力達(dá)到最大m。

0,020.U30.040.05.tt.060,07

m{MBAA):iTv(AN)

圖4交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響

Fig. 4 Influence of amount of cross - linking agent on ihe swelling ratio of the polymer

2.2樹脂紅外光謙分析

圖5表明，樹脂除保持黃原膠中官能團(tuán)的吸收 譜帶外，在1566cm-1及1416cm-1處出現(xiàn)了 -COOH 中羰基的特征吸收峰，在3423Cm_1處出現(xiàn)-OH P及 收峰，而黃原膠在PSScrtT1處出現(xiàn)的C - H吸收峰 在樹脂的紅外譜圖中消失，表明黃原膠中的環(huán)狀結(jié) 構(gòu)在樹脂中已不存在,說明黃原膠與丙烯腈發(fā)生了 接枝聚合反應(yīng)。

3結(jié)論..

(i)本實(shí)驗(yàn)采用水溶液聚合法，以黃原膠和丙 烯腈為主要原料，通過接枝共聚所制得的高吸水性 樹脂，具有較強(qiáng)的耐鹽性，預(yù)期在農(nóng)業(yè)、生理衛(wèi)生等 領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

⑵研究得到的最佳反應(yīng)條件為:m(CAN):m (AN)為 0.03:l,m(Na〇H):m(AN)為 0.8:1,反應(yīng)溫 度為MKMBAA) : m(AM)為0.04:1,此時(shí)所制 得的樹脂，對(duì)蒸餾水的吸收倍率可達(dá)1156 g.g_\對(duì) 0. 9% NaCl溶液的吸收倍率達(dá)到SISg.gd。