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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)
可以发现 semi-IPN 谱图基本上是两种均聚物谱图的 凝胶的强度影响很大。随聚乙烯吡咯烷酮用量的增加，
叠加，在 1 284 cm -1 处出现吡咯烷酮环的特征吸收峰， 互传网络水凝胶的强度增高。这是因为 ：当聚乙烯吡
该峰在 PVP 图上亦有，表明功能基团吡咯烷酮环并没 咯烷酮用量增大时，聚合物链段之间互联率提高，网
受到破坏，生了相互作用，在 3 445 cm -1 处出现了 — 络强度增大，吸水溶胀时网络扩张困难，所能容纳水
CONH 2 的 N—H 伸缩振动峰，在 2 361 cm -1 处出现 的量减少，所以强度增加。
了 —CH 的伸缩振动峰，在 1 688 cm -1 处出现了 — 2.5 前端聚合与常规聚合的比较
CONH 2 中 —CO 的伸缩振动吸收峰。合成的凝胶没有 本章前面几部分的内容对前端聚合制聚丙烯酰胺
出现新的官能团，说明两种聚合物通过互穿聚合物网 / 聚乙烯吡咯烷酮互穿水凝胶进行了较为系统的研究，
络(semi-IPNS) 方法很好地结合到了一起，形成了互 对反应组分和反应条件对产物结构和性能的影响，结
穿网络的结构。 果证明该工艺可以制备出具有高吸水性能的多孔水凝
胶材料。
为了对前端聚合技术有更为深入的了解，我们预
将前端聚合制备过程及产物性能与常规间歇聚合进行
比较。
2.5.1 常规聚合制备过程
实验过程取 8 g 丙烯酰胺（AM）， 16 mL 去离子水，
0.01 g MBA，0.25 g APS 聚乙烯吡咯烷酮（PVP），
放入烧杯中，用磁力搅拌器搅拌至溶液完全澄清，然
后移入 16 mm 内径试管，反应物混合后在 60℃ 烘箱
内持续加热直到反应结束 . 反应结束后冷却至室温，
产品用蒸馏水浸泡，洗涤，真空抽滤干燥至恒重，粉
图 5 单体及聚合物的红外光谱 碎可得到水凝胶。
2.4 互穿网络聚合物的强度分析 2.5.2 常规聚合与前端聚合制备的水凝胶的
本文选用聚乙烯吡咯烷酮为互穿单体，固定丙烯 吸水性能分析
吸水性能试验研究表明（如图 7），传统样品吸水
酰胺与去离子水的量分别为 8g:16 mL，引发剂的量为
与前端聚合样品的溶胀性能差别较大。由文献可知传
0.25 g，交联剂的量为 0.01 g，研究聚乙烯吡咯烷酮
统方法制备的样品的形貌呈稀少的封闭小孔分布在致
用量对互穿网络水凝胶的吸水率的影响。用聚乙烯吡
密的块结构中，导致其密度远高于前端聚合样品，且
咯烷酮为第二单体，可以使互穿水凝胶形成较大的网
孔体积极低 ；而前端聚合样品呈开放、连通的多孔结
络，使水凝胶的密度增加，有利于增加其强度。
构。分析传统样品这种孔形貌产生的原因可能是 ：一
方面由于传统方法中聚合反应为整体聚合，大量发泡
剂同时分解而在反应体系的各个部分同时放出大量的
气体，体系无法有效地形核，气体又大量冲过聚合物
而逃逸，破坏了聚合产物的结构 ；另一方面，体系整
体聚合缩短了凝胶时间，也不利于气泡的长大，限制
了孔洞的形成。
总之，与常规制备方法的对比发现前端聚合工艺
能够显著地改善聚合产物的孔结构，并能够极大地提
高了产品的溶胀性能，与传统方法制备的样品相比，
前端聚合样品吸水溶胀率提高了 2 倍多。
图 6 强度性能图
2.5.3 常规聚合制备水凝胶吸盐水性能分析
由图 6 可知，聚乙烯吡咯烷酮用量对互穿网络水
吸盐水性能试验研究表明（如图 9），传统样品吸
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