石油化工高高分子高吸水性树脂（SAP）是一种含羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型三维网状结构的新型功能高分子材料，它能吸收质量是其自重数百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶在一定压力下也不易将水溢出。SAP已广泛应用于农林园艺、医药卫生、...

    石油化工高高分子高吸水性树脂（SAP）是一种含羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型三维网状结构的新型功能高分子材料，它能吸收质量是其自重数百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶在一定压力下也不易将水溢出。SAP已广泛应用于农林园艺、医药卫生、建筑材料、油田开采、金属离子吸附剂、食品、人工智能、涂料和化妆品等各个行业。我国沙漠和荒漠面积较大，尤其是西北地区，采用SAP防沙治沙，对促进农林业的发展，改以丙烯酸（AA）和腐植酸（HA）为原料，N，N-二亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，过硫酸铵（APS）为引发剂，采用水溶液聚合法合成了一系列高HA含量的AA-HA复合高分子高吸水性树脂。研究了MBA用量、APS用量、单体浓度、AA的中和度、反应温度等对AA-HA复合高分子高吸水性树脂吸液性能的影响，当m（AA）∶m（HA）=4∶1，4∶2，4∶3，4∶4时，在适宜条件（n（NaOH）∶n（AA）=0.6∶1、80℃、c（AA）=2.31mol/L）下合成的AA-HA复合高分子高吸水性树脂的吸液率分别为635，570，350，。探讨了AA-HA复合高分子高吸水性树脂在不同pH溶液、不同离子强度盐溶液和不同环境温度中的吸液性能。采用FTIR方法对复合高分子高吸水性树脂的结构进行了表征，表征结果显示，AA-HA复合高分子高吸水性树脂为接枝共聚物。
　　目前合成SAP主要以丙烯酸（AA）和丙烯酰胺为原料，但由于成本高和生物降解性差，限制了在农林业中的广泛使用。腐植酸（HA）是古代植物经微生物分解、合成而形成的以脂肪族和芳香族多功能组分为主的一类有机大分子化合物，在农业上具有增进肥效、改良土壤、改善品质、调节作物生长和增强作物抗逆性等作用。因此研究高含量的SAP既可降低高分子高吸水性树脂的成本，还能使变为高附加值产品，提高经济效益。采用AA与制备SAP的研究并不多，且文献报道的SAP中的含量也不高，本工作合成了一系列AA-HA复合高分子高吸水性树脂（以下简称AA-HA树脂），研究了引发剂用量、交联剂用量、单体浓度、AA的中和度、反应温度等对AA-HA树脂吸液性能的影响，并考察了树脂在不同pH溶液、不同离子强度盐溶液和不同环境温度中的吸液性能。
　　实验部分仪器与试剂：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；HA：工业级，新疆双龙有限公司；过硫酸铵（APS）：分析纯，天津市天新精细化工开发中心；N，N-二亚甲基双丙烯酰胺（MBA）：分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心。
　　型傅里叶变换红外光谱仪：公司，KBr压片。树脂的合成磁力加热搅拌器中放置三口反应瓶，反应瓶个口分别接、温度计和有保护的冷凝管。先加入适量的水和一定量的HA，充分搅拌分散后，再依次加入AA（低温下已用部分中和）、MBA、APS，通，加热至一定温度后进行反应；当反应物呈黏稠状无法搅拌时，停止反应；将产物取出，干燥，粉碎成颗粒，过筛，取粒径为～μm的颗粒做树脂性能测试。
　　吸液性能测试吸液率的测定称取AA-HA树脂于烧杯中，加入去离子水，静置，用孔径为的尼龙筛网滤沥，称量吸水后的树脂质量（m），吸液率（Q）采用式（）计算。采用不同离子强度的盐溶液、不同pH溶液代替去离子水，按上述方法分别测定AA-HA树脂在不同溶液中的Q。
　　吸液速率的测定在烧杯中，加入树脂和溶剂，静置不同时间，过滤称重，得吸液速率。结果与讨论制备条件对树脂吸液率的影响交联剂用量的影响用量对AA-HA树脂的Q的影响见图。
　　从图可看出，随MBA用量的增加，Q均呈先增大后减小的趋势。这是因为MBA用量较少时，树脂的交联度低，溶解部分较多，故Q较小；随用量的增加，树脂的交联度增大，溶解部分减少，增大；当MBA用量过多时，树脂的交联度过大，网络过密，由此而形成的空间网络变小，Q反而减。从图还可看出，随m（AA）∶m（HA）的减小，树脂达到最大Q所需MBA用量先减少后增加。
　　石油化工引发剂用量的影响用量对AA-HA树脂的Q的影响见图。从图可看出，随APS用量的增加，Q均先增大后减小。对于自由基加成聚合反应，引发剂用量对聚合反应速率和聚合产物的相对分子质量均有重要影响。当APS用量较少时，引发效率较低，聚合产物相对分子质量大但交联度小，树脂具有一定的可溶性，Q较小；随APS用量的增加，引发效率提高，聚合产物相对分子质量变小但交联度增大，有利于交联网络的形成，树脂可溶性下降，Q增大；但当用量过大时，树脂中会形成致密的交联网络，反而降低。
　　由图还可看出，随着m（AA）∶m（HA）的减小，AA-HA树脂达到最大Q时所需APS用量依次增加，这是由于随HA用量的增加，体系需要引发更多的活性中心与AA接枝。的中和度的影响的中和度对AA-HA树脂的Q的影响见图。从图可看出，当n（NaOH）∶n（AA）∶时，Q较大。根据Floryv′s吸水理论，固定在树脂网络上的电荷的多少直接决定电荷之间静电斥力的大小以及树脂网络与外部溶液之间的渗透压的大小。当n（NaOH）∶n（AA）∶时，随着（NaOH）∶n（AA）的增大，聚合产物中部分中和的AA的—基团的亲水性及基团之间的静电斥力增加，Q增大；当n（NaOH）∶n（AA）∶时，由于中和AA而使过多的进入聚合产物中，之间的屏蔽效应会影响聚合物的网络结构，使减小。因此，选择n（NaOH）∶n（AA）∶较适宜。
　　图2APS用量对AA-HA树脂的Q的影响单体浓度的影响浓度对AA-HA树脂的Q的影响见图。从图可看出，随AA浓度的增加，Q均先增大后减小。单体浓度是影响自由基聚合的一个重要因素。当AA浓度较低时，AA与HA分子距离较远，接枝反应不充分；随AA浓度的增加，AA与HA的接枝率提高，Q增大；当AA浓度继续增大时，溶液黏度增大，自由基和单体的运动受到阻碍，影响了接枝反应，Q反而减小。
　　从图可看出，在～的溶液中，Q均较大。这可能是因为树脂网络结构中的—COOH与—之间存在一种平衡缓冲作用，酸性或碱性过强都会破坏这种平衡。如溶液酸性较强，聚合物主链上的—易转变为—COOH，导致主链之间静电斥力减小从而使Q降低；如溶液碱性较强，则聚合物主链上的—COOH则易转变为—，—的屏蔽作用会阻碍聚合物网络结构的扩张从而使Q降低。环境温度的影响环境温度对AA-HA树脂的Q的影响见图。 www.xinglongchem.net