微波輻射羧甲基纖維素接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸制備高吸水性樹(shù)脂

徐繼紅，趙素梅，李 忠，譚德新，顏凌燕，曾選民

（1. 安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2. 淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255000）

微波輻射羧甲基纖維素接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸制備高吸水性樹(shù)脂

徐繼紅1，趙素梅2，李 忠1，譚德新1，顏凌燕1，曾選民1

（1. 安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2. 淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255000）

以N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）為交聯(lián)劑、過(guò)硫酸氨（APS）為引發(fā)劑，采用微波輻射法在羧甲基纖維素鈉（CMC）上接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）合成了耐鹽高吸水性樹(shù)脂P（AMPS/CMC）；考察了微波功率（P）、輻射時(shí)間（t）、CMC用量、NMBA用量、APS用量、AMPS的中和度（N）對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響；采用FTIR，SEM，TG等手段對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳合成條件（m（NMBA）∶m（APS）∶m（CMC）∶m（AMPS）=0.5∶2∶5∶100，P=195 W，t=3.15 min，N（AMPS）=45%，w（CMC+AMPS）=30%）下合成的P（AMPS/CMC），在離子強(qiáng)度為0.154 mol/L的NaCl，CaCl2，AlCl3溶液和去離子水中的吸水倍率分別為126，63，20，1 345 g/g。該樹(shù)脂具有較好的層狀結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性（主分解溫度在250 ℃以上），CMC的加入有利于提高樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性和耐鹽性能。

微波輻射；接枝共聚；羧甲基纖維素鈉；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；吸水性樹(shù)脂

高吸水性樹(shù)脂是一種新型功能高分子材料，它能吸收相當(dāng)于自身質(zhì)量幾百倍甚至上千倍的水，具有良好的吸水、保水性能，已經(jīng)成為功能高分子材料的研究熱點(diǎn)［1-3］。隨著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境友好型高吸水性樹(shù)脂的設(shè)計(jì)和合成引起了人們廣泛的關(guān)注。天然高分子纖維素具有很好的再生和生物降解性能，并具有淀粉類(lèi)吸水性樹(shù)脂所不能及的耐鹽性和抗霉解性能。由于來(lái)源豐富、無(wú)毒和價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，天然高分子纖維素已成為高吸水性材料研究的一個(gè)新方向［4-6］。

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）是一種丙烯酰胺系陰離子單體，分子中的磺酸基團(tuán)使其具有強(qiáng)陰離子性、強(qiáng)的耐鹽性和吸水性，分子內(nèi)空間位阻使其具有比丙烯酰胺更好的耐水解性、抗酸堿性及熱穩(wěn)定性。近年來(lái)報(bào)道了不少關(guān)于AMPS與其他單體共聚制備復(fù)合高吸水性樹(shù)脂的研究［7］。Liu等［8］利用丙烯酰胺（AM）和AMPS共聚合成了具有良好的耐鹽性和保水性的復(fù)合高吸水性樹(shù)脂；余響林等［9］合成了聚（丙烯酸/AM/AMPS）高吸水性樹(shù)脂，并發(fā)現(xiàn)AMPS的加入能提高沙土的飽和含水量。

微波輻射是一種新興的高分子合成技術(shù)，與傳統(tǒng)聚合法相比，微波輻射具有穿透力強(qiáng)、清潔及加熱迅速、均勻和高效等優(yōu)點(diǎn)［10-12］。

本工作采用微波輻射法，以羧甲基纖維素鈉（CMC）作為基體樹(shù)脂，接枝共聚AMPS合成了高吸水性樹(shù)脂P（AMPS/CMC），探討了樹(shù)脂的最佳合成條件，并對(duì)樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

CMC：分析純，上海山浦化工有限公司；AMPS：工業(yè)品，山東壽光聯(lián)盟精細(xì)化工有限公司；N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）、AlCl3：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；過(guò)硫酸銨（APS）、NaCl：分析純，南京化學(xué)試劑廠；無(wú)水CaCl2、NaOH：分析純，汕頭市西隴化工有限公司。

1.2 試樣的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的CMC和AMPS并置于250 mL 的單口燒瓶中，充分?jǐn)嚢枋蛊浞稚⒕鶆?；加?5%（w）的NaOH溶液調(diào)節(jié)AMPS的中和度（N）；加入定量的去離子水使w（CMC+AMPS）=30%（基于體系的質(zhì)量）；再加入一定量的引發(fā)劑APS、交聯(lián)劑NMBA溶液，繼續(xù)攪拌至混合均勻；把燒瓶轉(zhuǎn)移到LWMC-201型微波反應(yīng)器（南京陵江科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司）中，反應(yīng)一定時(shí)間得到無(wú)色透明的膠體；將膠體置于95 ℃的真空烘箱中干燥至恒重，粉碎干燥產(chǎn)物即制得高吸水性樹(shù)脂P（AMPS/CMC）的粗產(chǎn)品；在70 ℃下用去離子水浸泡粗產(chǎn)品、攪拌、洗滌3次以除去未交聯(lián)的均聚物和未反應(yīng)的單體，過(guò)濾、干燥、粉碎，制得純化的高吸水性樹(shù)脂P（AMPS/CMC）。

1.3 樹(shù)脂吸水性能的測(cè)定與表征

1.3.1 樹(shù)脂吸水倍率的測(cè)定

室溫下用一定量的去離子水或無(wú)機(jī)鹽溶液浸泡質(zhì)量為m1的樹(shù)脂，待吸水達(dá)到飽和后，用120目標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)濾，靜置1 h后濾去多余的液體，稱(chēng)其凝膠的質(zhì)量為m2。樹(shù)脂吸水倍率（Q）的計(jì)算公式如下：

1.3.2 樹(shù)脂的表征

采用Bruker 公司VECTOR 33型傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定樹(shù)脂的FTIR譜圖；采用日本島津公司KYKY EM3200型掃描電子顯微鏡觀察樹(shù)脂的形貌；采用北京恒久科學(xué)儀器廠HCT-1/2型TG-DSC聯(lián)用儀分析樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成條件對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響

2.1.1 微波輻射的時(shí)間、功率對(duì)吸水倍率的影響

微波輻射的時(shí)間、功率對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂在去離子水中吸水倍率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 微波輻射的時(shí)間、功率對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂在去離子水中吸水倍率的影響Fig.1 The effects of microwave irradiation time(t) and power(P) on the absorbency(Q) of P(AMPS/CMC) resin in deionized water.

從圖1可知，微波功率低時(shí)，達(dá)到較大吸水倍率所需輻射時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)微波功率分別為130，195，260 W時(shí)，樹(shù)脂的吸水倍率分別在輻射時(shí)間為5.50，3.15，2.45 min時(shí)達(dá)到最大值（分別為1 012，1 008，902 g/g）；當(dāng)微波功率為130 W時(shí)，樹(shù)脂的吸水倍率在輻射時(shí)間小于4.50 min時(shí)很低。微波功率小、輻射時(shí)間短時(shí)，由于反應(yīng)速率慢使得樹(shù)脂的吸水性差；而微波功率過(guò)大、輻射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于反應(yīng)劇烈使產(chǎn)物中出現(xiàn)大量的糊斑，破壞了樹(shù)脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成樹(shù)脂的吸水倍率下降。因此，較合適的微波功率為195 W、輻射時(shí)間為3.15 min。

在合成條件不變的情況下，采用水溶液聚合法在反應(yīng)溫度為60 ℃、時(shí)間為4 h的條件下合成的P（AMPS/CMC）樹(shù)脂，其吸水倍率為928 g/g，略低于采用微波輻射法合成的相應(yīng)樹(shù)脂。由此可見(jiàn)，微波輻射不但能大幅縮短聚合反應(yīng)時(shí)間、無(wú)需控制溫度，還能保證產(chǎn)品具有優(yōu)異的吸水能力，是一種高效、環(huán)保的工藝。

2.1.2 NMBA用量對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響

NMBA用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 NMBA用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響Fig. 2 The effects of NMBA dosage on Q of P(AMPS/CMC) resin.Synthetic conditions：

從圖2可知，隨NMBA用量的增加，樹(shù)脂在離子強(qiáng)度為0.154 mol/L的NaCl，CaCl2，AlCl3溶液和去離子水中的吸水倍率均呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)w（NMBA）=0.5%（基于AMPS的質(zhì)量）時(shí)吸水倍率均達(dá)到最大值（分別為96，43，18，1 232 g/g）。這是因?yàn)镹MBA用量較小時(shí)，樹(shù)脂因交聯(lián)度小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不明顯而水溶性較大、吸水倍率低；隨NMBA用量的增加，樹(shù)脂的交聯(lián)度逐漸增大，吸水倍率也相應(yīng)增大；當(dāng)w（NMBA）＞0.5%時(shí)，NMBA用量的增加導(dǎo)致樹(shù)脂交聯(lián)度過(guò)大、樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過(guò)于緊密，樹(shù)脂吸水后其溶脹度有限，水很難從樹(shù)脂的表面進(jìn)入內(nèi)部，使其吸水倍率降低。因此，選擇w（NMBA）=0.5%較適宜。

由圖2還可知，在相同離子強(qiáng)度下，P（AMPS/ CMC）樹(shù)脂吸水倍率與金屬陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)有關(guān)，樹(shù)脂吸水倍率大小的順序?yàn)椋篘aCl＞CaCl2＞AlCl3。這是因?yàn)楦邇r(jià)金屬離子不僅導(dǎo)致樹(shù)脂內(nèi)外滲透壓顯著下降，而且易與網(wǎng)絡(luò)上親水基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合作用，使交聯(lián)網(wǎng)孔變小，所以高價(jià)金屬離子的存在使樹(shù)脂的吸水能力顯著降低。從圖2還可知，樹(shù)脂在各種無(wú)機(jī)鹽溶液中仍具有較高的吸水倍率，說(shuō)明合成的樹(shù)脂具有很強(qiáng)的耐鹽性能。

2.1.3 AMPS中和度對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響

AMPS中和度對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 AMPS中和度對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響Fig. 3 The effects of the neutralization degree N(AMPS) on Q of P(AMPS/CMC) resin.

從圖3可知，當(dāng)N（AMPS）=45%時(shí)，樹(shù)脂在離子強(qiáng)度為0.154 mol/L的NaCl， CaCl2， AlCl3溶液和去離子水中的吸水倍率達(dá)到最大值（分別為115，48，20，1 332 g/g）。當(dāng)N（AMPS）＜45%時(shí)，吸水倍率隨中和度的減小呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)橹泻投容^小時(shí)，溶液酸度較大，樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)中的—SO3H數(shù)量多，聚合速率較快，易形成高度交聯(lián)的聚合物，使吸水倍率下降，且中和度較小時(shí)CMC也易被酸解而破壞接枝；當(dāng)N（AMPS）＞45%時(shí)，吸水倍率隨中和度的增加而下降，這是因?yàn)殡S中和度的增加，樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的離子濃度開(kāi)始增加，水分子與離子之間的氫鍵彼此干擾排斥，且樹(shù)脂在水中釋放的Na+形成的反離子屏蔽效應(yīng)增強(qiáng)，從而使聚合物鏈的膨脹伸展能力減小，導(dǎo)致吸水倍率及耐鹽性能下降。因此，選擇N（AMPS）=45%較適宜。

2.1.4 APS用量對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響

APS用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響見(jiàn)圖4。從圖4可知，隨APS用量的增加，樹(shù)脂在去離子水和各種鹽溶液中的吸水倍率呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)w（APS）=2.0%（基于AMPS的質(zhì)量）時(shí)，樹(shù)脂的吸水倍率達(dá)到最大值。這是因?yàn)楫?dāng)APS用量少時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的自由基數(shù)目較少，反應(yīng)速率低，在CMC上產(chǎn)生的接枝點(diǎn)少且共聚物分子鏈短，不利于形成較多的吸水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，樹(shù)脂因交聯(lián)度低而可溶性好，造成了吸水倍率低；APS用量增加有利于提高聚合產(chǎn)率和接枝率，從而提高樹(shù)脂的吸水倍率；當(dāng)APS用量過(guò)多時(shí)，鏈終止反應(yīng)幾率增加，CMC上的接枝率下降，使樹(shù)脂的吸水倍率下降。因此，選擇w（APS）=2.0%時(shí)較適宜。

圖4 APS用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響Fig. 4 The effects of APS initiator dosage on Q of P(AMPS/CMC) resin.Synthetic conditions：m(NMBA)∶m(CMC)∶m(AMPS)= 0.5∶5∶100，N(AMPS)=45%，P=195 W，t=3.15 min，

2.1.5 CMC用量對(duì)樹(shù)脂吸水倍率的影響

CMC用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響見(jiàn)圖5。由圖5可知，當(dāng)w（CMC）＜5%時(shí)，樹(shù)脂在去離子水和各種鹽溶液中的吸水倍率隨CMC用量的增加而逐漸增大；當(dāng)w（CMC）=5%時(shí)，樹(shù)脂在離子強(qiáng)度為0.154 mol/L的NaCl，CaCl2，AlCl3溶液和去離子水中的吸水倍率達(dá)到最大值（分別為126，63，20，1 345 g/g）；而后樹(shù)脂的吸水倍率隨CMC用量的增加反而降低。在CMC用量較低時(shí)，隨CMC用量的增加，纖維素大分子骨架相對(duì)增多，形成的活性接枝點(diǎn)增加，吸水倍率增加。當(dāng)w（CMC）＞5%時(shí)，隨CMC用量的增加，由于單體的相對(duì)含量降低，CMC上接枝的AMPS量減少，協(xié)同作用不足以彌補(bǔ)樹(shù)脂上強(qiáng)吸水基團(tuán)—SO-3的減少而引起溶脹能力降低，同時(shí)，隨CMC用量增加，反應(yīng)體系的黏度增大，單體碰撞減弱，反應(yīng)速率下降，接枝鏈變短，不利于形成有效的高分子網(wǎng)絡(luò)，也使吸水倍率下降。從圖5還可知，與P（AMPS）樹(shù)脂相比，反應(yīng)體系中w（CMC）=5%時(shí)合成的P（AMPS/CMC）樹(shù)脂在去離子水和NaCl溶液中的吸水倍率分別提高了28%和69%，這說(shuō)明CMC接枝長(zhǎng)鏈和多種親水基團(tuán)的協(xié)同作用能更有效地增加樹(shù)脂的吸水性和耐鹽性。因此，選擇w（CMC）=5%較適宜。

圖5 CMC用量對(duì)P（AMPS/CMC）樹(shù)脂吸水倍率的影響Fig.5 The effects of CMC dosage on Q of P(AMPS/CMC) resin.

2.2 TG分析結(jié)果

P（AMPS）和P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的TG曲線(xiàn)見(jiàn)圖6。從圖6可見(jiàn)，P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的熱失重可分為3個(gè)階段：30～230 ℃為第一失重區(qū)，由樹(shù)脂中殘留的吸附水分和結(jié)合水分的蒸發(fā)引起，熱失重約9%；240～430 ℃為第二失重區(qū)，熱失重約40%，可能是樹(shù)脂中低聚物和聚合物的分解所致；430～500 ℃為第三失重區(qū)，可能是剩余聚合物進(jìn)一步分解所致，最后的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為40%。P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的失重主要發(fā)生在250 ℃以上，可見(jiàn)該樹(shù)脂具有較好的熱穩(wěn)定性，可適應(yīng)較高的工作溫度。比較P（AMPS/CMC）和P（AMPS）樹(shù)脂的TG曲線(xiàn)可知，P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的第二失重區(qū)開(kāi)始分解的溫度為240 ℃，明顯高于P（AMPS）樹(shù)脂的相應(yīng)分解溫度（200 ℃），這說(shuō)明CMC的加入有利于提高樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性。

圖6 P（AMPS）和P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的TG曲線(xiàn)Fig.6 TG curves of P(AMPS) and P(AMPS/CMC) resins.

2.3 FTIR表征結(jié)果

P（AMPS/CMC）樹(shù)脂和CMC的FTIR譜圖見(jiàn)圖7。

圖7 P（AMPS/CMC）樹(shù)脂和CMC的FTIR譜圖Fig.7 FTIR spectra of P(AMPS/CMC) resin and CMC.

從圖7可見(jiàn)，在CMC的FTIR譜圖中，1 621，1 405 cm-1處的吸收峰歸屬于C=O鍵的反對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；1 318， 1 063 cm-1處的吸收峰歸屬于纖維素C—O—C鍵的伸縮振動(dòng)和非伸縮振動(dòng)。在P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的FTIR譜圖中，1 652，1 405 cm-1處的吸收峰歸屬于C=O鍵反對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；1 549 cm-1處的吸收峰歸屬于AMPS中C=O鍵的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；1 214，1 039 cm-1處的吸收峰分別歸屬于磺酸基中S=O鍵的對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；624 cm-1處的吸收峰歸屬于磺酸基中S—O鍵的伸縮振動(dòng)。兩條曲線(xiàn)中2 918，2 926 cm-1處的吸收峰分別歸屬于C—H鍵的非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的譜圖中O—H鍵的伸縮振動(dòng)特征峰（對(duì)應(yīng)于3 451 cm-1）強(qiáng)度弱于CMC，可見(jiàn)在CMC上的羥基接枝了P（AMPS）支鏈，同時(shí)在1 650 cm-1附近未發(fā)現(xiàn)C=O鍵的特征吸收峰。由此可見(jiàn)，AMPS單體充分進(jìn)行了接枝共聚反應(yīng)。

2.4 SEM表征結(jié)果

P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的SEM 照片見(jiàn)圖8。從圖8可見(jiàn)，樹(shù)脂的表面布滿(mǎn)了孔洞、凹槽和層狀空隙， 表面溝壑縱橫， 呈花瓣?duì)畹姆謱咏Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)這有利于水進(jìn)入樹(shù)脂顆粒內(nèi)部，從而提高吸水速率，增大樹(shù)脂的吸水倍率。

圖8 P（AMPS/CMC）樹(shù)脂的SEM照片F(xiàn)ig.8 SEM image of P(AMPS/CMC) resin.

3 結(jié)論

（1）采用微波輻射法在CMC上接枝AMPS，合成了耐鹽高吸水性樹(shù)脂P（AMPS/CMC）。在最佳條件（m（NMBA）∶m（APS）∶m（CMC）∶m（AMPS）=0.5∶2∶5∶100，P=195 W，t=3.15 min，N（AMPS）=45%，w（CMC+AMPS）=30%）下合成的P（AMPS/CMC）樹(shù)脂在去離子水以及離子強(qiáng)度為0.154 mol/L的NaCl，CaCl2，AlCl3溶液中的吸水倍率分別為1 345，126，63，20 g/g，該樹(shù)脂具有較好的耐鹽性能。

（2）表征結(jié)果顯示，CMC和AMPS單體進(jìn)行了接枝共聚反應(yīng)；P（AMPS/CMC）樹(shù)脂具有較好的層狀空隙結(jié)構(gòu)，有利于提高樹(shù)脂的吸水倍率；P（AMPS/CMC）的主分解溫度在250 ℃以上，具有良好的熱穩(wěn)定性，同時(shí)CMC的加入對(duì)樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性和耐鹽性能均有所改善。

［1］ Won L D，Geun S K，Jong Y K，et al . Synthesis of Acrylic Acid-Based Superabsorbent Interpenet Ratedwith Sodium Sulfate Using Inverse-Emulsion Polymerization［J］.Eur Polym J，2002，38 （3）：579 - 586.

［2］ Zhang Ji，Yuan Kun，Wang Yunpu，et al. Preparation and Properties of Polyacrylate/Bentonite Superabsorbent Hybrid via Intercalated Polymerization［J］.Mater Lett，2007，61（2）：316 - 320.

［3］ 買(mǎi)買(mǎi)提·江依米提，斯瑪伊力·克熱木，司馬義·努爾拉. 耐鹽性丙烯酸-可溶性淀粉-腐植酸高吸水性樹(shù)脂的紫外光引發(fā)聚合及其性能研究［J］. 石油化工，2010，39（7）：791 - 802.

［4］ Huang Lijie，Xu Ting，Wang Hongtao，et al. Preparation of Super Absorbent Polymer by Carboxymethyl Cellulose Grafting Acrylic Acid Using Low-Temperature Plasma Treatment［J］.Adv Mater Res，2011，239（5）：2578 - 2583.

［5］ 馬鳳國(guó)，宋毅，多英全，等. 羧甲基纖維素與丙烯酸和丙烯酰胺共聚接枝研究［J］.高分子材料科學(xué)與工程，2003，19（1）：81 - 83.

［6］ 昝麗娜，袁強(qiáng)，彭龍貴. 羧甲基纖維素-丙烯酰胺吸水樹(shù)脂的制備及性能研究［J］. 西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（2）：209 - 212.

［7］ 薛麗梅. 耐鹽型高分子材料［M］. 哈爾濱：哈爾濱地圖出版社，2006：2 - 5.

［8］ Liu Yang，Xie Jianjun，Zhu Meifang，et al. A Study of the Synthesis and Properties of AM/AMPS Copolymer as Superabsorbent［J］.Polym Mater Sci Eng，2004，289（12）：1074 -1078.

［9］ 余響林，劉旭華，夏崢嶸，等. PAA-AM-AMPS與PAA-AM高吸水性樹(shù)脂的合成及保水性能［J］.精細(xì)化工，2011，28（5）：438 - 441.

［10］ 徐昆，宋春雷，張文德，等. 微波法合成淀粉接枝聚丙烯酸鹽類(lèi)高吸水性樹(shù)脂的研究［J］. 功能高分子學(xué)報(bào)，2004，17（3）：473 - 478.

［11］ 徐繼紅，陶俊，徐國(guó)財(cái)，等. 微波輻射合成丙烯酸類(lèi)耐鹽性高吸水樹(shù)脂及性能研究［J］. 高分子材料科學(xué)與工程，2011，27（4）：9 - 12.

［12］ 王鵬. 環(huán)境微波化學(xué)技術(shù)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：5 - 8.

Preparation of Superabsorbent Resin by Graft Copolymerization of Carboxymethylcellulose with 2-Acrylamido-2-Methyl Propane Sulfonic Acid Under Microwave Irradiation

Xu Jihong1，Zhao Sumei2，Li Zhong1，Tan Dexin1，Yan Lingyan1，Zeng Xuanmin1
（1. School of Chemical Engineering of Anhui University of Science and Technology，Huainan Anhui 232001，China；2. Zibo Occupation Academy，Zibo Shandong 255000，China）

Superabsorbent resin(P(AMPS/CMC)) with good salt-resistance was synthesized by graft copolymerization of carboxymethylcellulose(CMC) with 2-acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid(AMPS) under microwave irradiation with ammonium persulfate(APS) as initiator andN，N′-methylene-bis-acrylamide(NMBA) as crosslinking agent. The effects of microwave power，irradiation time，the dosages of CMC，NMBA and APS，and neutralization degree(N) of AMPS on the water absorbency of P(AMPS/CMC) were studied. The resin was characterized by means of FTIR，SEM and TG. Under the optimum conditions：m(NMBA)∶m(APS)∶m(CMC)∶m(AMPS) of 0.5∶2∶5∶100，195 W，3.15 min，N(AMPS) 45%，30%(w) CMC+AMPS，the absorption rates of the resins were 1 345，126，63，20 g/g in distilled water，NaCl，CaCl2and AlCl3solution with the same ionic strength of 0.154 mol/L，respectively. The P(AMPS/CMC) has good cross-link structure，high thermal stability with main decomposition temperature over 250 ℃. The addition of CMC was helpful to increase the thermal stability and salt-resistance of P(AMPS/CMC).

microwave irradiation；graft copolymerization；carboxymethylcellulose；2-acrylamido-2- methyl propane sulfonic acid；super absorbent resin

1000-8144（2012）04 - 0443 - 06

TQ 316.343

A

2011 - 10 - 27；［修改稿日期］2012 - 01 - 11。

徐繼紅（1968—），女，新疆維吾爾自治區(qū)新源縣人，碩士，副教授，電話(huà) 13956445923，電郵 jihxu@aust.edu.cn。

安徽省高校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（KJ2009B054Z；KJ2009B120Z）。

（編輯 王小蘭）