高吸水树脂(SAR)是一种新型的功能性高分子材料,具有优良的吸水能力和保水能力,在医药卫生、农林园艺、日用品、食品、石油化工等领域均有广泛的应用前景。为了开发新原料、提高产品性能、改善生物降解性,本试验以茶多酚为原料,接枝丙烯酸制备新型的高吸水树脂,研究了茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂的制备工艺、综合性能、结构特征及其在土壤改良方面的应用。以丙烯酸为单体,过硫酸钾为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,添加茶多酚,通过溶液聚合法制得颗粒状茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂;研究了单体中和度、引发剂和交联剂用量、茶多酚添加量、反应温度等不同因素对产品吸水性能的影响,确定了制备该树脂的最佳工艺条件:丙烯酸中和度为90%,以丙烯酸单体质量为基数,交联剂用量为0.04%,引发剂用量为0.12%,茶多酚添加量为0.08%,接枝共聚反应温度80℃,产品粒径为10~20目;在此条件下所制的茶多酚树脂在蒸馏水和生理盐水中的吸液率分别为1087.1 m L/g和116.1 m L/g。茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂的红外光谱分析表明茶多酚树脂不仅含有大量羟基和羧基基团,并且含有酯基等新的基团,说明茶多酚与丙烯酸发生了接枝共聚反应,形成了酯键;扫描电镜结果表明茶多酚树脂表面形成了排列整齐致密的层状褶皱,有利于树脂吸水;热重分析结果表明茶多酚树脂具有良好的热稳定性。茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂的性能研究表明:茶多酚树脂吸水速度快,吸水6h~8 h时可达到饱和状态;树脂的吸液性能受外界盐溶液浓度、阳离子价态和数量的影响较大,在不同盐溶液中的吸液率为Na Cl>Mg Cl2>Al Cl3,Na Cl>Na2CO3≈Na2SO3>Na3PO4,与纯树脂相比,茶多酚树脂具有更好的耐盐性;茶多酚树脂在不同条件(自然条件、高温、离心作用)下的保水性能均显著优于纯树脂,并且具有良好的重复吸水能力和吸湿性能,暴露90 h时吸湿率可达103.7%。对茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂在土壤改良中的应用进行了研究,结果表明:在土壤中添加树脂可以显著提高土壤持水能力、膨胀率及保水率,改善土壤结构和透气性。当土壤中添加0.75%的茶多酚树脂时,土壤的全持水率高达146.0%,比空白组提高了154%;土壤的膨胀率高达49.5%,比空白组提高了872%;土壤的保水性能亦明显提高,在一定温、湿度条件下,8 d后土壤保水率仍有39.3%,而空白组的土壤保水率不到10%。由此可见,茶多酚树脂可以应用于缺水的恶劣环境中,提高土壤利用率。利用微生物降解法和土壤掩埋法对茶多酚-丙烯酸系高吸水树脂的生物降解性进行了评价,结果表明,茶多酚能显著提高树脂的生物降解性,茶多酚树脂可以被黑曲霉、枯草芽孢杆菌降解,也可以在土壤中发生降解,在相同条件下其降解率远高于纯树脂,说明茶多酚树脂属于环境友好型功能材料。