中国化学会第32届学术年会
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聚乙烯醇基多孔水凝胶的制备及其高吸水性能
潘艳雄 石凯 姬相玲*

分会

第五十三分会:农业化学与农产品

摘要

高吸水树脂是一种含有强亲水基团的三维网络结构聚合物,可以吸收自身重量数百倍的水形成凝胶,在一定压力下能够保持水分不流失。在农业领域,高吸水树脂常被用作保水剂,可以显著提高土壤中有效水含量,减少干旱对农作物的影响。对于我国而言,水资源匮乏且分布不均,农业用水的利用率相对较低。因此,开发高吸水性树脂,符合我国农业发展的需要,具有重要的应用价值。本文采用氧化还原引发体系,在聚乙烯醇基泡沫材料(PVF)上成功接枝了聚丙烯酰胺(PAM)链段,得到了PVF-g-PAM和PVF-g-GAM中间产物,并通过进一步的碱性水解反应,制备了新型的高吸水性PVF-g-PAA和PVF-g-GAA多孔水凝胶[1]。该水凝胶干态样品具有大孔连通结构和较高的孔隙率(~ 90.0%),孔径从几微米到200微米不等。并且,在去离子水和生理盐水中均可以在1分钟之内达到吸水饱和,显示出快速的吸水速率,其吸水动力学过程符合准二级动力学方程。水解反应使得凝胶网络结构产生了大量的COO-离子,可以显著提高样品的吸水量。PVF-g-PAA水凝胶在去离子水和生理盐水中的饱和吸水量最高分别可达320 g•g−1和97.3 g•g−1,与之对应,未水解的PVF-g-PAM样品的饱和吸液量最高皆小于45 g•g−1。这种优异的吸水性能是由其大孔连通结构、高孔隙率、亲水性表面以及水解产生COO-离子引起的渗透压和静电排斥作用等因素共同作用产生的。该新型高吸水性多孔水凝胶具有快速的吸水动力学和高吸水量,可以作为保水剂的候选材料之一。

关键词

聚乙烯醇;多孔水凝胶;高吸水性;保水剂

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