PASPPAA互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備及其作為保水劑的應(yīng)用

水凝膠（Hydrogel）是一種由聚合物分子交聯(lián)而成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，能吸收數(shù)百倍至數(shù)千倍于自身重量的水，經(jīng)干燥處理后稱為高吸水性樹(shù)脂，具有高吸水性、高保水性及高膨脹性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)林牧業(yè)等領(lǐng)域，已成為當(dāng)前功能高分子材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)（IPN）是兩種或者兩種以上的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互穿透所形成的化學(xué)共混網(wǎng)絡(luò)體系，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間僅僅只是物理貫穿。通過(guò)IPN技術(shù)不僅可使聚合物網(wǎng)絡(luò)比表面積增大，而且由于氫鍵、離子鍵等作用，其穩(wěn)定性、吸水能力及吸水速率均得到提高。作者擬采用水相法來(lái)制備PASP/聚丙烯酸（PAA）互穿網(wǎng)絡(luò)（PASP/PAAIPN）水凝膠，考察兩種網(wǎng)絡(luò)的比例對(duì)IPN性質(zhì)的影響，以提高吸水性樹(shù)脂的穩(wěn)定性和耐鹽性，最終采用盆栽實(shí)驗(yàn)對(duì)比PASP/PAAIPN水凝膠和市售PAA保水劑對(duì)芹菜生長(zhǎng)的影響，以期為PASP保水劑的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)。摘要：采用水相法制備了聚天冬氨酸-聚丙烯酸互穿網(wǎng)絡(luò)（PASP/PAAIPN）水凝膠，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化其制備工藝。利用FTIR、SEM、TGA和DSC對(duì)PASP/PAAIPN水凝膠的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征，考察了PASP/PAAIPN水凝膠在不同溫度及pH條件下的吸水率，最后作為保水劑進(jìn)行芹菜盆栽實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，互穿網(wǎng)絡(luò)組成對(duì)水凝膠的穩(wěn)定性和吸水性具有明顯的影響，最終工藝條件為聚琥珀酰亞胺3g、丙烯酸2mL、交聯(lián)劑乙二醇二縮水甘油醚1g、交聯(lián)劑N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺16mg，在該條件下得到PASP/PAAIPN水凝膠吸液倍率為266g/g，吸鹽水倍率為63g/g，具有良好的熱性能、pH敏感性和溫度敏感性。盆栽實(shí)驗(yàn)證明，PASP/PAAIPN水凝膠無(wú)論正常澆水還是干旱脅迫下，芹菜生長(zhǎng)情況、光合速率及葉綠素含量均優(yōu)于市售PAA保水劑，對(duì)應(yīng)的光合速率較PAA保水劑分別高7.82%和53.40%；葉綠素含量較PAA保水劑分別高58.33%和249.70%。結(jié)論采用水相法合成PASP/PAAIPN水凝膠，并通過(guò)正交設(shè)計(jì)優(yōu)化制備工藝，綜合考慮水凝膠的穩(wěn)定性和吸水性，確定最終工藝為PSI3g、AA2mL、EGDE1g、MBA16mg，所制備的PASP/PAAIPN水凝膠吸水倍率為266g/g，吸鹽水倍率為63g/g，并且具有溫度和pH敏感性。將合成的PASP/PAAIPN水凝膠應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室芹菜種植，并與市售PAA保水劑和空白組進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，添加PASP/PAAIPN水凝膠的芹菜無(wú)論正常澆水還是干旱脅迫下，其生長(zhǎng)情況、光合速率及葉綠素含量均高于PAA組和空白組。盡管PASP/PAA的成本要高于市售PAA保水劑，但是PASP/PAAIPN