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高吸水性树脂是一种具有超强吸水能力和较好重金属离子吸附能力的新型功能高分子材料,在农业和土壤改善等方面应用广泛。目前,对高吸水性树脂的研究不胜枚举,但对半互穿网络结构的高吸水性树脂研究却凤毛麟角,该种树脂不仅具有较好的生物相容性,且吸水保水能力和吸附重金属能力都较一般树脂突出,因此,研究半互穿网络结构高吸水性树脂具有至关重要的理论研究意义和实际应用价值。本文采用水溶液聚合法,合成一种以可溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和丙烯酸(AA)为聚合单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂来制备新型功能半互穿网络结构淀粉/PVP/AA高吸水性树脂(semi-IPN superabsorbent resin)。通过考察合成体系的反应温度和各物料的添加量优化了聚合反应条件,结果表明当反应温度为60℃,PVP用量为20%,淀粉用量为30%,APS用量为1.25%,AA中和度为80%和NMBA用量为0.15%时,合成的树脂性能最佳,吸水倍率(蒸馏水)和吸盐水倍率分别为2017.8 g/g和79.0 g/g。进一步采用FTIR、DSC、SEM和CT对该树脂进行表征,FTIR表明PNaA链已接枝到淀粉骨架,DSC说明在221℃以下该树脂的热稳定性比较突出,SEM显示该树脂具有大量褶皱提高了比表面积,CT表明该高吸水性树脂为三维网络结构。采用筛网法测试半互穿网络结构淀粉/PVP/AA高吸水性树脂的吸水能力,研究了不同粒径下树脂的吸水速率,结果表明粒径越小吸水速率越快,且其吸附动力学符合伪二阶动力学模型,根据扩散动力学研究发现粒径越小,高分子链越容易松弛,利于树脂吸水性能的提高。此外,该树脂对铅离子的吸附实验符合Freundlich等温模型,为自发进行的多层吸附。对半互穿网络结构淀粉/PVP/AA高吸水性树脂的最佳pH使用范围、重复使用性、在土壤中的最佳使用量以及对复合肥和水溶肥的防结块性能进行了评价,可知该高吸水性树脂的最佳pH使用范围为5~9,重复使用6次后仍具有较好的吸水倍率,在土壤中的最佳施用量为0.15 g/50 g,与对比样相比较,在生理盐水和自来水中对土壤的饱和含水率都有较大幅度的改善,分别最高可达1.58倍和3.31倍,对复合肥和水溶肥都具有较好的防结块性能,防结块率分别达到60%和84%。